Teknikbevakning Fastoxidbränsleceller (SOFC) Högtemperaturbränsleceller med hög verkningsgrad

Transkript

1 Teknikbevakning Fastoxidbränsleceller (SOFC) Högtemperaturbränsleceller med hög verkningsgrad Martin Andersson & Bengt Sundén Institutionen för Energivetenskaper Lunds Universitet

2 Innehåll Generell introduktion till SOFC Kommersiella framsteg och demonstrationsprojekt Uppdelat efter land Utblick Slutsatser

3 Generell introduktion till SOFC

4 Generell introduktion till SOFC

5 Vad väntar vi på? Tillväxten inom bränslecellsområdet bestäms av kostnadssänkningstakten, stackens livslängd samt energipriser Kostnaden har minskat (enl DOE) 80 % sedan % sedan 2008 Trend mot minskat ytbehov Bloom Energy v.1 = 100 kw / v.2 = 200 kw har samma ytbehov Stabilisering av elnät förväntas bli viktigare i ett framtida mer förnyelsebart elnät

6 demonstrationsprojekt - Japan ENE-FARM (ekologiska bild av att skörda sin egen energi ) Småskalig kraftvärme hos enskilda hushåll SOFC och PEMFC >40000 system har sålts (5-10 % SOFC) Årligen >50000 system (2015) Pris (2012) ca SEK Mål 2015 på SEK Subventionsfri när pris < SEK Prismål : SEK

7

8 demonstrationsprojekt - Japan ENE-FARM Mål om att sälja 5 miljoner system i Japan t.o.m Pris (2013) Panasonic (PEMFC) SEK Panasonic har öppnat kontor i Tyskland och Storbritannien Design för CE anpassning Skillnad på naturgasens innehåll + föroreningar

9

10 Mitshubishi Heavy Industries på längre sikt Trippelkombinerat system med SOFC, gasturbin och ångturbin ca 1200 MW el (410 MW från SOFC, 500 MW i GT och 250 MW i ÅT) % elverkningsgrad (LHV) Livslängdsmål på timmar Naturgas som bränsle System integrerat med förgasning av kol 700 MW el 60 % systemelverkningsgrad (LHV)

11 demonstrationsprojekt - USA Bloom Energy (1a generationen SOFC design) Baserat i Kalifornien Apple, ebay, AT&T, NTT America, Adobe, Bank of America, Coca-Cola, FedEx, Google, Walmart är exempel på kunder Nuvarande systemstorlek: 200 kw (*n) Tidigare systemstorlek 100 kw (samma footprint) Pris (2010) 4,5-5,2 miljoner SEK

12 demonstrationsprojekt - USA Bloom Energy stackar installerade hos ebay, Bloom Energy Produktion av celler i Bloom Energys fabrik, Bloom Energy.

13 demonstrationsprojekt - Storbritannien Ceres Power (3e generationen SOFC design) 1 kw system LT SOFC ( C) YSZ ersätts med CGO (ceriumgadolinumoxid) Naturgas som bränsle Fältförsök 2014 Avtal (174 system) med British Gas & Itho-Daalderop (NL) Produktlansering 2016 Feed-in-tariffer i Storbritannien

14 demonstrationsprojekt - Schweiz Hexis Galileo, 2 kw värme & 1 kw el Totalverkningsgrad anges till 95 % Produktion i Winterthur (Schweiz) och Konstanz (Tyskland) Deltog i tyska Callux programmet med 150 stycken bränslecellssystem Tillgänglighet >99 % Demostrationsfas Ett Galileo SOFC-system för kraftvärme, Hexis.

15 demonstrationsprojekt - Tyskland Valliant 2 kw värme & 1 kw el Totalverkningsgrad anges till % Kallstart: 2-3 timmar Deltar i Callux projektet Demonstrationsfas Vaillants vägghängda SOFC-kraftvärmesystem, Vaillant.

16 demonstrationsprojekt - Australien Ceramic Fuel Cells Limited (CFCL) Använder naturgas som bränsle 169 enheter sålda under 2011/2012 Orderstock 639 enheter Nuvarande produktionskapacitet 1500 stackar per år Kvalificerar för offentliga stödsystem i Tyskland, Storbritannien, Nederländerna och Viktoria (Australien) Ceramic Fuel Cells BlueGen system, Ceramic Fuel Cells Limited

17 demonstrationsprojekt - Australien CFCL BlueGen 0,5-1,5 MW el 60 % elverkningsgrad (vid 1,5 MW) 25 % värmeåtervinning Del av framtidens hem Home of the future på Channel 4 i Storbritannien Gennex 0,5-2 MW el 60 % elverkningsgrad (vid 1,5 MW) Optimerad för att integreras i andra tillverkares system Ceramic Fuel Cells Gennex system, Ceramic Fuel Cells Limited

18 demonstrationsprojekt - Australien CFCL - Nyheter från halvårsrapport Installationsstöd på10000 i Nordrhein-Westfalen Ökade feed-in-tariffer i UK 12.5 pence/kwh producerad 4.5 pence/kwh exporterad 25 BlueGen utspridda enheter i Tysklands första försök med ett virtuellt kraftverk Ceramic Fuel Cells automatiserad stack-produktion, Ceramic Fuel Cells Limited

19 demonstrationsprojekt - Danmark Topsoe Fuel Cell >100 anställda Produktionslinje i Lyngby förbered för kraftig upp-skalning av produktionsvolym Mikrokraftvärme, APUer och decentralicerad kraftvärme Topsoe Power Cores TM (1,5 kw) Integration av stack och varma komponenter 35 liter / 33 kg Slutkund nås genom partnerskap med integratörer (Convion (f.d. Wärtsilä), Dantherm Power etc) Topsoe Fuel Cell stack Foto: Poul Moeller, Topsoe.

20 demonstrationsprojekt - Danmark Dantherm Power Ballard, Danforss och Dantherm som ägare Ca 50 anställda SOFC och PEMFC för mikrokraftvärme och reservkraft Marknadsintroduktion planeras till

21 Utblick Kommersialiserade marknader (ej nödvändigtvis SOFC): Småskalig kraftvärme (Japan) Dyr el (post-fukushima) Truckar (USA) Ökad effektivitet jämfört med batteridrivna truckar Back-up kraft (USA) Bra tillförlitlighet Datacenter (USA) Miljöimage & billig naturgas MW-skalig elgenerering (Sydkorea)

22 Utblick Förväntade nya marknader (ej nödvändigtvis SOFC): Mediebranschen, där sändning från otillgängliga plaster är viktigt. Hotell och andra (större) fastigheter med småskalig kraftvärmegenerering (CHP). Hamnar och flygplaster med utsläpps- och bullerkrav. Demo 2013 i Helsingfors hamn APUer (hotelldrift) för flygplan. Notera att både Boeing och Airbus har demonstrationsprogram.

23 Slutsatser Det begränsade naturgasnätet är en utmaning för småskalig kraftvärme i Sverige Miljötryck i länder med smutsig elproduktion Federal energiforsning i USA, p.g.a. möjligheten att använda inhemska bränslen (förgasat kol & skiffergas) I Sverige är det intressant med bränslen från skogsbruket Möjlighet att producera vätgas baklänges i ett framtida smartgrid Europa har i stor skala ej lämnat demostrationsfasen (jämfört med Japan och USA)