Faktablad TeliaSoneras prov av bränsleceller som alternativ till traditionell reservkraft

Transkript

1 Faktablad TeliaSoneras prov av bränsleceller som alternativ till traditionell reservkraft Vad är en bränslecell? En bränslecell kan liknas vid ett batteri. Till bränslecellens poler kan man ansluta en elektrisk belastning, precis som för batteriet. I ett batteri finns energin lagrad inuti batteriet. Batteriet fungerar tills energin är förbrukad. I en bränslecell tillförs energin kontinuerligt utifrån, vanligtvis i form av vätgas (och luft/syrgas). en fungerar så länge energi tillförs. Den vanligaste bränslecellen, den så kallade PEM-cellen består av ett fåtal komponenter. Det är mycket avancerat att optimera en bränslecell men produktionstekniskt är den huvudsakligen enkel. Komponenterna är plattor med kanaler för kylmedium och gaser, tunna ädelmetallbelagda plastfolier och tätningar. Plastfolierna, de så kallade membranen är hjärtat i systemet och de mest avancerade komponenterna. De skall vara elektrolytiskt jonledande för väteprotoner, men måste samtidigt vara elektrisk isolerande och gastäta. Massproduktion i kombination med den enkla uppbyggnaden förväntas i framtiden ge en gynnsam prisbild. Ännu är dock de bränsleceller du kan köpa småserie- eller handtillverkade och bär höga utvecklingskostnader och är därför dyra.

2 TeliaSonera prövar tre bränslecellssystem Anläggning 1 - Cellkraft 24V DC/DComvandlare Kylmedia Kylmedia Cellkrafts system Cellkrafts utrustning ger en uteffekt om 1kW. Tolv vätgastuber, som tillsammans väger över ett ton, räcker i fem dygn vid full effekt eller cirka åtta dygn vid stationsmedeleffekt. För att möjliggöra byte av tuber utan driftsavbrott är vätgasförrådet uppdelat i ett 12- tubsbatteri och ett 2-tubsbatteri. en levererar en ostabiliserad likspänning. DC/DC-omvandlaren tjänstgör både som spänningsomvandlare och spänningsstabilisator. Systemet är vätskekylt med radiator på utsidan av huset. Vid eventuellt vätgasläckage stänger en högt placerad vätgassensor av gastillförseln till lokalen långt innan vätgaskoncentrationen når sådan koncentration att antändning kan ske. Systemet har en uppstartstid på ca 30 sekunder och levererar full effekt efter några minuter. Under den tiden levererar stationsbatterierna den nödvändiga effekten. Installationen av Cellkrafts bränslecellssystem. en med kringkomponenter i vänster bild och vätgasförrådet i höger bild

3 Anläggning 2 - IdaTech Koldioxid 63%Metanol Reformer Brännarluft 30V DC/DComvandlare IdaTechs system IdaTechs utrustning ger en uteffekt om 1 kw. Tankens 100 liter bränsle räcker i tre dygn vid full effekt eller fem dygn vid normal stationseffekt. Bränslet utgörs av 63 viktsprocent metanol och 37 viktsprocent avjoniserat vatten. Den uppvärmda reformern omvandlar huvuddelen av bränslet till vätgas och koldioxid vid hög temperatur med hjälp av en katalysator. Installationen av Idatechs bränslecellssystem. CH3 OH + H2O CO2 + 3H2 En kall reformer kräver cirka 40 minuter för att börja producera vätgas, varefter bränslecellen kan starta inom en sekund. Ett inbyggt batteri levererar ström till systemets elektronik, fläktar mm under uppstartstiden.

4 Anläggning 3 - ReliOn ReliOns system ReliOns utrustning ger en uteffekt om 3 kw (tre st 1 kw enheter i parallell). Tolv vätgastuber, som tillsammans väger över ett ton, räcker i två dygn vid full effekt eller cirka tre dygn vid stationsmedeleffekt. en levererar en ostabiliserad likspänning och de inbyggda DC/DC-omvandlarna tjänstgör både som spänningsomvandlare och spänningsstabilisatorer. Systemet är luftkylt och vid eventuellt vätgasläckage stänger en högt placerad vätgassensor av gastillförseln långt innan vätgaskoncentrationen når sådan koncentration att antändning kan ske. Systemet har en uppstartstid på ca 20 sekunder och levererar 80% av maxeffekt efter ca tre minuter. Under uppstartstiden levererar stationsbatterierna den nödvändiga effekten. Installationen av Relions bränslecellssystem.

5 Varför bränsleceller? Telestationer kräver ständig tillgång till elkraft. Vid bortfall av det fasta elnätet behövs reservalternativ. Hittills har dessa utgjorts av batterier och/eller dieselkraftverk. Nu utvärderas om bränsleceller också kan utgöra ett alternativ. en kan kanske ge en teknik med ännu bättre egenskaper. Drifttidens längd bestäms av bränslelagrets storlek. I de tre anläggningar som TeliaSonera testar i Jönköpingstrakten, är bränslelagret beräknat för mellan två och åtta dygns kontinuerlig drift, varefter mer bränsle kan tillföras. Till detta kommer fördelen av att bränslecellssystem kan utformas med låg bullernivå, vilket kan vara en förutsättning i tätortsnära miljöer. Med bränslecellerna möjliggörs också utfasning av bly och kadmiumbatterier, vilket är ett kommande miljökrav. en uppfanns 1839 av Sir William Grove och Christian Friedrich Schoenbein. Länge har tekniken varit begränsad till tillämpningar inom rymd- och militärapplikationer. Under 70-talet började kraftföretag intressera sig för bränslecellsteknikens höga verkningsgrader. Det handlade då inte om PEM-celler utan tekniker som arbetar vid högre temperatur, PAFC, MCFC och främst SOFC. Tron på tekniken och därmed satsningarna har därefter möjligen avtagit något inom kraftsektorn. Sedan 90-talets början har PEM-tekniken haft en snabb utveckling. General Electrics grundläggande patent gick ut Drivkrafterna är nu främst de långsiktiga miljö- och energikraven på fordon. Om vätgasen tillverkas på ett bra sätt, så är tekniken miljövänlig, med rent vatten som enda avgas och den har en intressant hög verkningsgrad. Det satsas därför många miljarder kronor varje år på utveckling av bränslecellstekniken. Projektet i korthet Projektet är en fortsättning på ett tidigare utfört fältprov under 2005 och Projekt löper på knappt två år och har en totalbudget på ett par miljoner kronor. Projektet finansieras gemensamt av TeliaSonera, FMV och PTS. Målet är att vidare utvärdera tekniken, lära sig dess gränser, få hands-on erfarenhet, kunna påverka utvecklingen, få kunskap om driftsekonomin och lära sig vilka krav man kan och bör ställa på leverantörer och utrustning. Av speciellt intresse är egenskaper vid långtidsdrift. Den metanoldrivna bränslecellsanläggningen har levererats av IdaTech i USA och ägs av FMV. De två vätgasbaserade systemen ägs av TeliaSonera och är levererade av svenska Cellkraft respektive amerikanska ReliOn. FMV och IVF har bistått som bränslecellsexperter. Kontakt Miljöchef för Nät & Produktion Dag Lundén på TeliaSonera Sverige dag.lunden@teliasonera.com TeliaSoneras projektledare Mikael Flodin för bränslecellsprojektet mikael.flodin@teliasonera.com