Kodin polttokenno - Home fuel cell
Koti polttokenno tai asuin- polttokenno on sähkökemiallinen kenno, jota käytetään ensisijaisen tai taaksepäin sähköntuotanto, samanlainen suurempia teollisuus- paikallaan polttokennot , mutta rakennettu pienemmässä mittakaavassa asuinympäristössä. Nämä polttokennot perustuvat yleensä yhdistettyyn lämmön ja sähkön (CHP) tai mikro yhdistettyyn lämmön ja sähkön (MicroCHP) tekniikkaan, mikä tuottaa sekä tehoa että lämmitettyä vettä tai ilmaa.
Kaupallisesti toimiva kenno on nimeltään Ene-Farm Japanissa, ja aluehallitus tukee aluehallintoa, joka käyttää maakaasua polttokennon virran tuottamiseen sähkön ja lämmitetyn veden tuottamiseen.
Käyttää
Useimmat kodin polttokennot sopivat joko mekaaniseen huoneeseen tai kodin tai yrityksen ulkopuolelle, ja ne voidaan sijoittaa huomaamattomasti rakennuksen suunnitteluun. Järjestelmä toimii kuten uuni, vedenlämmitin ja sähköntuottaja - kaikki yhdessä kompaktissa yksikössä. Jotkut uudemmista kodin polttokennoista voivat tuottaa 1–5 kW: n tehon - optimaalinen isompiin koteihin (370 neliömetriä tai enemmän), varsinkin jos altaat, kylpylät ja säteilevä lattialämmitys ovat suunnitelmissa. Muita käyttötarkoituksia ovat varavoiman hankinta välttämättömille kuormille, kuten jääkaappi / pakastimet ja elektroniikka / tietokoneet.
Järjestelmän lämpöenergian käyttäminen tehokkaasti kodin tai yrityksen kuumavesisovelluksiin syrjäyttää muuten poltetun sähkön tai kaasun tuottaakseen kyseisen lämmön, mikä vähentää kokonaisenergialaskuja. Jälleenmyyntipisteet, kuten pikaruokaketjut , kahvibaarit ja kuntoklubit, säästävät toiminnallisesti käyttöveden lämmityksellä.
Koska polttokenno ei yleensä pysty tuottamaan koko ajan tarkalleen tarvittavaa määrää sekä sähköä että lämpöä, kodin polttokennot eivät tyypillisesti ole erillisiä asennuksia. Sen sijaan he voivat luottaa verkkoon, kun sähköntuotanto on tarvittavan ylä- tai alapuolella. Lisäksi kodin polttokenno voidaan yhdistää perinteiseen uuniin, joka tuottaa vain lämpöä. Esimerkiksi saksalainen yritys Viessmann tuottaa kotipolttokennon , jonka sähköteho on 0,75 kW ja lämpöteho 1 kW, integroituna perinteiseen 19 kW: n lämpöä tuottavaan uuniin, käyttäen sähköverkkoa polttokennotuotannon alapuolella ja yläpuolella .
PEMFC- polttokennon mCHP toimii alhaisessa lämpötilassa (50 - 100 ° C) ja vaatii erittäin puhdasta vetyä. Se on altis saastumiselle, ja voidaan tehdä muutoksia toimimaan korkeammissa lämpötiloissa ja parantamaan polttoaineen uudistinta. SOFC- polttokenno mCHP toimii korkeassa lämpötilassa (500 - 1 000 ° CP) ja pystyy käsittelemään erilaisia energialähteitä, mutta korkea lämpötila vaatii kalliita materiaaleja lämpötilan käsittelemiseksi. Muutokset voidaan tehdä toimimaan alhaisemmassa lämpötilassa. Korkeamman lämpötilan takia SOFC: llä on yleensä pidempi käynnistymisaika.
Ympäristövaikutus
Koska kodin polttokenno tuottaa sähköä ja lämpöä, joita molempia käytetään työmaalla, teoreettinen hyötysuhde lähestyy 100%. Tämä on ristiriidassa perinteisen tai polttokennojen muun kuin kotitalouksien sähköntuotannon kanssa sekä siirtohäviöllä että hyödyttömällä lämmöllä, mikä vaatii ylimääräistä energiankulutusta kotitalouksien lämmitykseen. Kuten edellä todettiin, kodin polttokenno ei kuitenkaan yleensä voi tuottaa koko ajan tarkalleen tarvittavaa määrää sekä lämpöä että sähköä, ja siksi se ei tyypillisesti ole erillinen asennus, vaan se on yhdistetty perinteiseen uuniin ja kytketty sähköverkkoon. yli tai alle polttokennon tuottaman. Sellaisena yleinen hyötysuhde on alle 100%. Kotipolttoainekennojen optimaalinen tehokkuus on saanut jotkut maat, kuten Saksa , tukemaan taloudellisesti niiden asentamista osana ilmastonmuutokseen vastaavaa politiikkaa .
Asennus
Kodin polttokennot on suunniteltu ja rakennettu niin, että ne sopivat joko mekaaniseen sisätilaan tai ulkotilaan - toimivat hiljaa taustalla 24/7. Kytketty sähköverkon kautta kodin tärkein palvelu paneeli ja käyttää net mittaus , kodin polttokennojen helposti integroida olemassa oleviin sähkö- ja Hydronic järjestelmiä ja noudattavat hyödyllisyys yhteenliittämistä vaatimuksia. Verkon keskeytyessä järjestelmä siirtyy automaattisesti toimimaan verkosta riippumattomassa tilassa jatkuvan varavoiman tarjoamiseksi omistetuille piireille kotona verkon ollessa alhaalla. Sitä voidaan haluttaessa myös muokata toimimaan verkon ulkopuolella .
Nykyiset asennukset
Kaksikymmentä yritystä on asentanut Bloom Energy -polttokennot rakennuksiinsa, mukaan lukien Google , eBay ja FedEx . EBay toimitusjohtaja sanoi 60 minuuttia , että he ovat säästäneet $ 100,000 sähkölaskuja 9 kuukautena ei ole asennettu.
Oregonissa sijaitseva ClearEdge Power on asentanut 5 kW: n järjestelmänsä Jackie Autryn , Bay Area Wealth Manager Bruce Raaben ja riskipääomasijoittajan Gary Dillaboughin kotiin.
Päivitys - ClearEdge Power lopetti toimintansa vuonna 2014 eikä enää tue mitään kentän 5 kW: n yksiköistä.
Vuonna 2013 polttokennomikro-yhdistetty lämmön ja sähkön 64% maailmanlaajuisesta myynnistä ohitti perinteiset mekaaniset pyörivät järjestelmät vuonna 2012.
Elinkaari
Polttokennojen keskimääräinen käyttöikä on noin 60000 tuntia. Yöllä sammuvien PEM-polttokennoyksiköiden osalta tämä vastaa arvioitua käyttöikää kymmenestä viidentoista vuoteen.
Kustannus
Useimmat kodin polttokennot ovat verrattavissa aurinkoenergian aurinkosähköjärjestelmiin dollaria per watti-asennettuna. Jotkut maakaasukäyttöiset kodin polttokennot voivat tuottaa kahdeksan kertaa enemmän energiaa vuodessa kuin saman kokoinen aurinkokenno, jopa parhaissa aurinkopaikoissa. Esimerkiksi 5 kW: n kotipolttokenno tuottaa noin 80 MWh vuotuista yhdistettyä sähköä ja lämpöä verrattuna noin 10 MWh: iin, jonka tuottaa 5 kW: n aurinkokunta. Nämä järjestelmät eivät ole kuitenkaan suoraan vertailukelpoisia, koska aurinkoenergia on uusiutuva resurssi, jolla ei ole käytännössä käyttökustannuksia, kun taas maakaasu ei ole kumpaakaan.
Kodin polttokennojen käyttökustannukset voivat olla niinkin alhaiset kuin 6,0 ¢ / kWh, perustuen 1,20 dollariin per maakaasun termi , olettaen, että sähkö- ja lämpökuormitus on täysin hyödynnetty.
Asuin polttokennot voivat alkuvaiheessa korkeat pääomakustannukset - Joulukuusta 2012 Panasonic ja Tokyo Gas Co., Ltd myi noin 21000 PEM Ene-Farm yksikköä Japanissa varten hintaan $ 22600 ennen asennusta.
Kannustimet
Yhdysvalloissa kotipolttokennot ovat oikeutettuja merkittäviin kannustimiin ja alennuksiin sekä osavaltioiden että liittovaltion tasolla osana uusiutuvan energian politiikkaa . Esimerkiksi Kalifornian itsensä tuottamisen kannustinohjelman (SGIP) alennus (2500 dollaria kilowattia kohden) ja liittovaltion verohyvitykset (1000 dollaria kilowattiasuntoa kohti ja 3000 dollaria kilowattitavaraa kohti) vähentävät merkittävästi asiakkaalle aiheutuvia pääomakustannuksia. Yrityksille lisäetuja voidaan saavuttaa polttokennojen bonuksesta ja nopeutetusta poistosta.
Lisäksi kotipolttokennot saavat nettomääräisen hyvityksen monilla palvelualueilla tuotetusta, mutta käyttämättömästä ylimääräisestä sähköstä asettamalla se takaisin sähköverkkoon .
Uusiutuvien energialähteiden ja tehokkuuden valtion kannustimia koskeva tietokanta (DSIRE) tarjoaa kattavaa tietoa valtion, paikallisista, hyödyllisistä ja liittovaltion kannustimista, jotka edistävät uusiutuvaa energiaa ja energiatehokkuutta.
Kaliforniassa
Erityisesti Kaliforniassa yleishyödylliset laitokset veloittavat korkeampia kilowattituntia kohti, kun energiankulutus nousee vakiintuneiden lähtötasojen yläpuolelle - ylin taso on asetettu korkeimmalle tasolle kulutuksen estämiseksi näillä tasoilla. Kodin polttokennot vähentävät asiakkaiden altistumista korkeimmalle tasolle ja säästävät kodinomistajia jopa 45% pienemmissä vuotuisissa energiakustannuksissa.
Markkinatila
Kodin polttokennot ovat uudet markkinat ja edustavat perustavanlaatuista muutosta energian hankinnassa. Yhdysvaltain kotiin asennetusta yksittäisestä kodin polttokennojärjestelmästä tulee osa suurempaa kuvaa Yhdysvaltain energiaomavaraisuudesta . Kodin polttokennojen lopullinen etu on lopulta luoda mikro-CHP-järjestelmien verkostoja, jotka on jaettu yhteisöihin ja yrityspuistoihin. Tämä energian oma tuotanto hajautetulla tuotantomenetelmällä turvaa ja lisää Yhdysvaltojen sähköntuotantokapasiteettia, mikä mahdollistaa käyttämättömän sähkön lähettämisen takaisin verkkoihin lisäämättä uusia voimalaitoksia ja voimajohtoja. Kodin polttokennojärjestelmän asettaminen koteihin voi saada ihmiset verkkovirrasta pois , sillä on merkittävä rooli energiatehokkuudessa ja vähentää Yhdysvaltojen riippuvuutta ulkomaisesta energiantuonnista.