Hemma bränslecell

En hembränslecell eller en bränslecell för bostäder är en elektrokemisk cell som används för primär eller reservkraftsgenerering. De liknar de större industriella stationära bränslecellerna , men byggda i mindre skala för bostadsbruk. Dessa bränsleceller är vanligtvis baserade på kombinerad värme och kraft (CHP) eller mikro kombinerad värme och kraft (Micro-CHP) teknologi, som genererar både kraft och uppvärmt vatten eller luft.

En kommersiellt fungerande cell kallas Eni-Farm i Japan och stöds av den regionala regeringen, som använder naturgas för att driva upp bränslecellen för att producera el och uppvärmt vatten.

Används

Eftersom det i allmänhet inte är möjligt för en bränslecell att alltid producera exakt den mängd både el och värme som behövs, är hembränsleceller vanligtvis inte fristående installationer. Istället kan de förlita sig på nätet när elproduktionen är över eller under vad som behövs. Dessutom kan en hembränslecell kombineras med en traditionell ugn som endast producerar värme. Till exempel producerar det tyska företaget Viessmann en hembränslecell med en elektrisk effekt på 0,75kW och en termisk effekt på 1kW, integrerad med en traditionell 19kW värmeproducerande ugn, som använder nätet för elbehov under och över bränslecellsproduktionen.

PEMFC bränslecell m-CHP arbetar vid låg temperatur (50 till 100°C) och kräver högrent väte. Det är benäget att förorenas, och ändringar kan göras för att arbeta vid högre temperaturer och förbättra bränslereformatorn. SOFC - bränslecellen m-CHP arbetar vid en hög temperatur (500 till 1 000 °CP) och kan hantera olika energikällor, men den höga temperaturen kräver dyra material för att klara temperaturen. Ändringar kan göras för att arbeta vid en lägre temperatur. På grund av den högre temperaturen har SOFC i allmänhet längre uppstartstid.

Miljöpåverkan

Eftersom hemmets bränslecell genererar el och värme som båda används på plats, närmar sig den teoretiska verkningsgraden 100 %. Detta till skillnad från traditionell elproduktion eller bränslecellsproduktion utanför hushållen, som har både överföringsförlust och värdelös värme, vilket kräver extra energiförbrukning för uppvärmning av hushåll. Som nämnts ovan kan hembränslecellen i allmänhet inte generera exakt den mängd både värme och elektricitet som behövs och är därför vanligtvis inte en fristående installation utan snarare kombinerad med en traditionell ugn och ansluten till elnätet. behov över eller under det som produceras av bränslecellen. Som sådan är den totala effektiviteten under 100 %. Den optimala effektiviteten av hembränslecell har fått vissa länder, såsom Tyskland , att ekonomiskt stödja installationen som en del av en politik som reagerar på klimatförändringar .

Installation

Bränsleceller för hemmet är designade och byggda för att passa antingen i ett invändigt mekaniskt rum eller utanför - körs tyst i bakgrunden 24/7. Anslutna till elnätet via hemmets huvudsakliga servicepanel och med hjälp av nettomätning , kan bränslecellerna i hemmet enkelt integreras med befintliga el- och vattensystem och är kompatibla med krav på sammankoppling av elnät. I händelse av nätavbrott växlar systemet automatiskt till drift i ett nätoberoende läge för att tillhandahålla kontinuerlig reservkraft för dedikerade kretsar i hemmet medan nätet är nere. Den kan också modifieras för att köras utanför nätet, om så önskas.

Aktuella installationer

Tjugo företag har installerat Bloom Energy- bränsleceller i sina byggnader, inklusive Google , eBay och FedEx . eBays VD sa till 60 Minutes att de har sparat 100 000 dollar i elräkningar under de nio månaderna de har installerats .

Oregon-baserade Clear Edge Power hade fram till 2014 installerat 5 kW-system hemma hos Jackie Autry , Bay Area Wealth Manager Bruce Raabe och VC-investeraren Gary Dillabough.

Under 2013 passerade 64 % av den globala försäljningen av bränslecells mikrokombinerad värme och kraft de konventionella mekaniska roterande systemen i försäljningen 2012.

Livscykel

Bränsleceller har en genomsnittlig livslängd på cirka 60 000 timmar. För PEM-bränslecellsenheter, som stängs av på natten, motsvarar detta en beräknad livslängd på mellan tio och femton år.

Kosta

De flesta bränsleceller i hemmet är jämförbara med solenergisystem för bostäder på en dollar per watt installerad basis . Vissa naturgasdrivna bränsleceller för hemmet kan generera åtta gånger mer energi per år än en solenergianläggning av samma storlek, även på de ^{bästa solcellsplatserna [}^{citat behövs ]} . Till exempel producerar en 5 kW hembränslecell cirka 80 MWh årlig kombinerad el och värme, jämfört med cirka 10 MWh som genereras av ett 5 kW solsystem. Dessa system är dock inte direkt jämförbara eftersom solenergi är en förnybar resurs utan i princip ingen driftskostnad, medan naturgas varken är det.

Driftskostnaderna för hembränsleceller kan vara så låga som 6,0¢ per kWh baserat på 1,20 USD per term för naturgas, förutsatt fullt utnyttjande av el- och värmebelastning. ^{[ var? ]}^{[ citat behövs ]}

Bostadsbränsleceller kan ha höga startkapitalkostnader – I december 2012 sålde Panasonic och Tokyo Gas Co., Ltd. cirka 21 000 PEM Eni-Farm-enheter i Japan för ett pris av 22 600 USD före installation.

Incitament

I USA är hembränsleceller berättigade till betydande incitament och rabatter på både statlig och federal nivå som en del av politiken för förnybar energi . Till exempel, California Self Generation Incentive Program (SGIP)-rabatt ($2 500 per kW) och Federal Tax Credits ($ 1 000 per kW bostadshus och $3 000 per kW kommersiell) kommer att avsevärt minska nettokapitalkostnaden för kunden. För företag kan ytterligare kontanta fördelar realiseras från bonusar och accelererad avskrivning av bränsleceller.

Dessutom får hembränsleceller nettomätningskredit i många serviceområden för eventuell överskottsel som genereras men inte används genom att lägga den tillbaka på elnätet . ^{[ citat behövs ]}

Databasen över statliga incitament för förnybar energi och effektivitet (DSIRE) tillhandahåller omfattande information om statliga, lokala, allmännyttiga och federala incitament som främjar förnybar energi och energieffektivitet.

Kalifornien

I synnerhet i Kalifornien tar elbolagen högre priser per kWh när energiförbrukningen stiger över fastställda baslinjer – med den högsta nivån inställd på de högsta priserna för att motverka konsumtion på dessa nivåer. Bränsleceller för hemmet minskar kundernas exponering för de högsta priserna, vilket sparar husägare så mycket som 45 % i minskade årliga energikostnader.

Marknadsstatus

Bränsleceller för hemmet är en ny marknad och representerar en grundläggande förändring i energiförsörjningen. Ett individuellt hembränslecellsystem installerat i ett amerikanskt hem blir en del av den större bilden av USA:s energioberoende . En yttersta fördel med hembränsleceller kommer att vara att så småningom skapa nätverk av mikrokraftvärmesystem distribuerade över samhällen och företagsparker. Denna självgenerering av energi i ett för distribuerad generation kommer att säkra och öka USA:s kraftgenereringskapacitet, vilket gör det möjligt att skicka tillbaka oanvänd el till elnäten utan att behöva lägga till nya kraftverk och transmissionsledningar. Att sätta in ett hembränslecellsystem i hemmen har potentialen att få människor att lämna nätet, spela en betydande roll för energieffektivitet och minska USA:s beroende av utländsk energiimport. ^{[ citat behövs ]}

Se även

externa länkar