Smältkarbonatbränslecellen (MCFC)- tekniken som är på väg att bli kommersiell Carina Lagergren och Göran Lindbergh Tillämpad elektrokemi KTH Skolan för kemivetenskap
Smältkarbonatbränslecellen, MCFC Anod: Porös Ni (5-10% Cr el Al) 2H 2 +2CO 3 2-2H 2 O+ 2CO 2 +4e - Katod: Porös NiO dopad med litium O 2 +2CO 2 +4e - 2 CO 3 2- Elektrolyt: Karbonat av Li, K el. Na, i en matris av LiAlO 2 Driftstemperatur: 600-700 C
Karakteristika för MCFC Elverkningsgrad ca 50%, totalverkningsgrad ca 90% Högkvalitativt spillvärme Internreformering Bränsleflexibel CO-tolerant (CO+CO 3 2-2 CO 2 +2e - ) Svaveltoleransen låg (<1ppm) Materialproblem
MCFC MCFC är modulbyggda. Enheter på 250-350 kw el, byggs ihop till system på upp till några MW el. Tillgänglighet på >95%. Var används de? Hur? 1,4 MW-system från FuelCell Energy bestående av fyra st 350 kw-stackar. Hotell och andra större byggnader Vattenreningsverk Livsmedelsproduktion Fartyg Kombinerad kraftoch värmeproduktion Ett sätt att använda restprodukter och avfall
MCFC idag Den mest utvecklade bränslecellstekniken Moduler om några hundra kw, system från ca 250 kw el upp till flera MW el. Fler än 100 system installerade (Asien, USA, Europa) Livsmedelsproduktion, hotell, shoppingcentra, sjukhus, fängelser, avfallsanläggningar etc. >180 MW el totalt, 1200 GWh producerad el. Längsta driftstid för stack >40 000 h. Världens största bränslecellsanläggning i drift, 11,2 MW
Aktörer inom MCFC-området FuelCell Energy (USA) POSCO Energy (f.d. POSCO Power) (Sydkorea) Doosan Heavy Industries and Construction (Sydkorea) FuelCell Energy Solutions (Tyskland). 75% FuelCell Energy och 25% Fraunhofer IKTS ENEA (Italien) KIST m fl (Sydkorea)
FuelCell Energy Världsledande på produktion och utveckling av MCFC. Tillverkning i fabrik i Torrington, Connecticut. Kapacitet 90 MW/år. 56 MW/år under 2011 och 2012. Totalt 300 MW el installerat samt i orderstocken, på närmare 70 platser i världen - merparten i Asien En total produktion på 1200 GWh el hittills. Nya avtal med POSCO Energy Dotterbolag i Tyskland (FCES) 14,9 MW bränslecellspark i Bridgeport, Connecticut under uppbyggnad. 14,9 MW bränslecellspark i Bridgeport, Connecticut. El och värme till motsvarande 15 000 hushåll. Drivs på naturgas.
FuelCell Energy, forts. Order från POSCO Energy i Korea på 122 MW (under flera år). Största ordern någonsin. Bruttovinst för första gången under 2011. 70% minskning av kostnaden för ett system sedan 2003.
POSCO Energy Arbetat med MCFC sedan början av 2000. År 2008 egen fabrik i Pohang för s.k. balance-of-plant. (kapacitet 70 MW/år). År 2011 egen stacktillverkning (30 MW/år). Komponenter från FCE genom technology transfer agreement. Men nytt avtal ger möjlighet till egen tillverkning från 2014. (70 MW/år) Strategiska produkter: - MCFC i byggnader - UPS - fartyg - kraftproduktion i stor skala Största ordern någonsin till FCE, 121,8 MW. Satsar på export inom Asien (300 kw MCFC till Jakarta).
MCFC i Sydkorea 95% av den energi som används i landet importeras. Stor statlig satsning på mer miljövänliga tekniker. Bränsleceller har fått en stor andel av dessa pengar. Världens hittills största bränslecellspark (11,2 MW) har under 2012 satts i drift i Daegu och en annan på 10,4 MW finns sedan tidigare i Yuichon. Båda dessa levererar el till nätet. Bränslecellspark på 60 MW under uppbyggnad. Politikerna i Seoul har meddelat att man vill bygga 29 bränslecellskraftverk (230 MW till år 2014). 50 MW av dessa som distribuerad kraft till tunnelbanan. MCFC??
Världens största bränslecellskraftverk på 11,2 MWel 11,2 MWel i Daegu. El till nätet och värme till vattenreningsverk.
Leveranser pågår till denna BC-park på 60 MW! (21 st DFC3000) Skiss över den bränslecellspark på ca 60 MW som har påbörjats i staden Hwaseong, Sydkorea. 70% av energibehovet för hushållen i staden ska täckas.
MCFC i Europa FuelCell Energy Solutions, bildades i maj 2012. - Joint venture mellan FCE och Fraunhofer IKTS. - Tillverkning av stackar i sub-mw-klass i MTU Onsite Energy s tidigare fabrik i Ottobrunn. - Sålde sin första MCFC-anläggning i augusti 2012. DFC250- EU till federal regeringsbyggnad i Berlin. - Ytterligare försäljning i december 2012. 300 kw-system (CCHP) till kontorsbyggnad i London. - Anläggningarna kontrolleras och styrs av FCES personal i Tyskland. - Service och fullständiga garantier under 10 år. MCFC-CONTEX. EU-projekt med FCE som rådgivare och FCES som leverantör av material.
Framåtblick och trender Den industriella utvecklingen av MCFC i Europa i gång igen genom FuelCell Energy Solutions (75% FCE, 25% Fraunhofer IKTS) FuelCell Energy försöker ta sig in på nya marknader: Spanien och Latinamerika genom samarbete med spanskt företag, Abengoa. POSCO Energy satsar på export inom Asien (främst Sydostasien). Multi-MW-system och bränslecellsparker. Fortsatt intresse för användning av MCFC-teknik för koldioxidavskiljning och för framställning av vätgas för t.ex. fordon.
Sammanfattning 2011-2012 De flesta MCFC-installationerna finns i Sydkorea. FuelCell Energy fortfarande dominerande på marknaden. - nya avtal med POSCO Energy - dotterbolag i Europa: FuelCell Energy Solutions FuelCell Energy uppvisar för första gången en bruttovinst. Livslängder på över 40 000h för MCFC-stack. En dryg tiondel av alla system körs på biogas. Världens största bränslecellsanläggning i drift, 11,2 MW. Världens största bränslecellspark påbörjad, 60 MW. Största ordern i bränslecellsbranschen någonsin: POSCO Energy har beställt 121,8 MW från FuelCell Energy.
Tack!