Morgondagens elgenererande villapanna ComfortPower Skånes Energiting 9 juni 2011 Anna-Karin Jannasch,Catator AB
Agenda Bakgrund Småskalig kraft- och värmeproduktion med fokus på bränslecellsbaserad teknologi - Teknisk beskrivning & prestanda - Marknadsstatus och marknadspotential Slutsatser
Bakgrund Byggsektorn står för ca 30 % av världens och mer än 40 % av Europas totala energikonsumption. Den största andelen av denna energi (ca 60 %) härstammar från förbränning av fossila bränslen, vilket resulterar i en mycket stor andel av EUs utsläpp av växthusgaser (ca 20 %). EUs (Sveriges) mål inför år 2020: 20 % (40 %) reduktion av växthusgaser jämfört med 1990 års nivå. 20 % (50 %) av all energi ska vara förnybar energi.
Vägar att tillgå för att minska byggsektorns miljöbelastning... Använda förbättrad byggnadsisolering, effektivare luftbehandlingsanläggningar. Användning av förnybara energikällor (sol, vind, vatten, jord). Användning av förnybara bränslen (väte, biogas, bioetanol). Utveckling och användande av småskaliga kraftvärmeverk (eng. m-chp) (bränsleceller, värmemotorer, solceller, vindkraftverk).
Schematisk illustration av m-chp
Fördelarna med m-chp jämfört med centraliserad kraftproduktion Värmeproduktionen tillvaratas Transmissionsförlusterna undviks Sårbarheten minskar
Bränslecellsteknik jämfört med termiska processer Värme Bränsle Syre/Luft Termomekanisk teknik Kemisk energi Termisk energi Mekanisk energi Elektrisk energi Bränslecellsteknik
Bränslecellsteknologi En elektrokemisk process Fördelar Hög elektrisk verkningsgrad Inga rörliga delar Låga emissioner Tyst Skalbar God reglerbarhet Bränsleflexibel Nackdelar Omogen teknologi Komplex Dyr
Blockdiagram - Från bränsle till el ånga och/eller luft luft bränsle reformer avsvavling CO-rening bränslecell utarmad luft utarmad vätgas/reformatgas Olika metoder finns för reformering (ångreformering, autoterm reformering, partialoxidation) Olika metoder finns för gasrening (kemisk, fysikalisk) Olika bränsleceller har olika krav m a p bränsle, gaskvalité och driftsvillkor (T, tid) vid normal och transient drift.
ENE-FARM kommersiell sedan år 2009 i Japan Tekniska data Baseras mestadels på lågtemperaturbränsleceller (LT- PEMFC), men också högtemperaturbränsleceller (SOFC) Drift med naturgas, gasol, fotogen Designkapacitet: 0.7-1 kw e /2 kw th (Bränslecell) Kombineras med gaspanna (40 kw th ) samt tank (50/200 L, 60/80 C) system,el= 35-37% (LT-PEMFC) = 41-45 % (SOFC) system,tot=85-90% (LT-PEMFC, SOFC) =140-150 % inkl. gaspanna Bullernivå < 40 db (1 m avstånd) Dimension: 780-900x300-400x860-900 mm (exkl. gaspanna och tank, LT-PEMFC) Vikt=104-125 kg (LT-PEMFC) 0.5-1 % degradering efter 2 års drift (LT-PEMFC). Målsättning livslängd 40-90 000 timmar Listpris IDAG: 210 ksek MÅL för år 2015: 60 ksek
Verkningsgrader och utvecklingstrender inom den europeiska pannmarknaden
ComfortPower en hybrid mellan bränslecells- och värmepumpsteknologi Värme, kylning, el Bränsleflexibel Rena avgaser med låga emissioner Skalbar, 1 10 kw e Kompakt, tyst och effektiv 10 kw värme 6 kw kylning 1.5 kw e Överskottsvärme v;200-250% verkningsgrad verkningsgrad 200-250 % 100-150 % verkningsgrad 35 % bränsle, 100% FPS/ FC Kraft (el), 30-40% Högkvalitativ värme, 60-70% VP ComfortPower COP=5
Marknadspotential för (bränslecellsbaserade) m-chp Betydelsefulla parametrar: Aktuell teknik för el- och värmeproduktion Tillgång och utbyggnad av gasnätverk El/gaspris Hushållets energibehov (totalt samt el/värme-förhållandet) Regelverk (subventioner, FIT, ecodesign-direktiv 2005/32/EC..)
Euros / kwh Jämförelse av el- och gaspris [1] Potential för m-chp 0.3 0.2 0.1 Elpris (fast nät) Elpris (m-chp) Gaspris 0 Sverige Danmark Storbritannien Tyskland Italien [1] http://www.energy.eu/
Slutsatser Signifikanta tekniska och miljömässiga vinster kan erhållas genom installation och användande av småskalig (bränslecellsbaserad) kraft- och värmeproduktion (m-chp). Bränslecellssystem hybridiserade med solceller, vindkraftverk och/eller värmepumpar har stor marknadspotential. Catators ComfortPower har potential att åtminstone halvera energiförbrukningen såväl som koldioxidutsläppen jämfört med en modern kondenserande villagaspanna. Kvarstående utmaningar för bränslecellsbaserade m-chp är kostnaden/priset samt livslängden/tillförlitligheten.