Отопление дома с помощью топливных элементов («отопление водородом»)

[einstitut.livejournal.com]

Оригинал взят у einstitut в Отопление дома с помощью топливных элементов («отопление водородом»)

Более десяти лет назад американский экономист Джереми Рифкин провозгласил «водородную революцию», путь в новую энергетическую эру: многие миллионы топливных элементов, в которых водород вступает в реакцию с кислородом, будут децентрализовано производить электроэнергию и тепло для всего мира.

В текущем году началось активное движение, топливные элементы стали постепенно перемещаться из исследовательских лабораторий ближе к потребителям.

Топливный элемент (fuel cell) - устройство, в котором происходит химическая реакция веществ, в результате которой вырабатывается электрический ток. Обычно этими веществами выступают водород и кислород.



Многие уже слышали про авто, работающее на топливных элементах («на водороде»), которое запустила в серию компания Тойота. Собственно концепты и прототипы подобных автомобилей создавались чуть ли не всеми крупными автопроизводителями ещё с середины 90-х годов. А в космической отрасли топливные элементы используются ещё с 60-х и, например, применялись для электроснабжения корабля многоразового использования «Буран».

Так выглядел топливный элемент в Мерседесе:


И вот пришло время запустить их в массовое производство.
Но мы поговорим не об авто. Наша речь об отопительном оборудовании для жилых домов.

В 2014 году практически все основные производители отопительного оборудования заявили о (скором) начале серийного производства котлов на топливных элементах для домашнего применения и представили готовые прототипы (и уже есть отдельные модели в продаже). Данная техника фактически представляет собой когенерационные установки, основным продуктом которых является электроэнергия, а побочным – тепло.
В Германии уже второй год проводится масштабный тест, в рамках которого установлено 350 единиц отопительной техники на топливных элементах, которые уже проработали в общей сумме 2,3 миллиона часов, выработав 1,3 миллиона КВтч электроэнергии. Промежуточные итоги теста оцениваются специалистами как «чрезвычайно положительные».



Как работает такая техника?

Все представленные на сегодняшний день варианты отопительных установок устроены схожим образом. Берется конденсационный газовый котел, к нему приставляется блок топливного элемента плюс водонагревательный и накопительный (буферный) бак для отопления. Котел и топливный элемент параллельно подключаются к газовой сети. Газ поступает в блок топливного элемента, где из него выделяется водород, после чего водород в топливном элементе вступает в реакцию с кислородом, вырабатывая электричество и тепло. То есть природный газ используется без сгорания и соответствующего выхлопа. Газовый котел подключается только в том случае, если вырабатываемой тепловой энергии не хватает для бытовых нужд.



Схема блока топливного элемента:

Каковы основные технические характеристики такого оборудования?

Бытовые котлы на топливных элементах производят от 10 до 35 КВтч электроэнергии в день, что в целом покрывает потребности среднего домохозяйства (4000 КВтч в год – приблизительная «расчетная» величина годового потребления электроэнергии семьи из 4-х человек, проживающих в индивидуальном доме, принятая в Германии).

Тепловая мощность оборудования (без газового котла) по российским меркам незначительна: 0,6 – 1,8 КВт в зависимости от модели.
Тем не менее, поскольку сейчас в Европе время тотальной, так сказать, энергоэффективности в строительстве, для компактного пассивного дома такой тепловой мощности может быть и достаточно.

К достоинствам рассматриваемой технологии относится высокая эффективность производства электричества из газа (60%), экологичность, бесшумность работы, сокращение затрат потребителей на электро- и теплоснабжение.
Ну а основным недостатком является цена. Такой прибор стоит сейчас определенно несколько десятков тысяч евро (по имеющимся у нас данным примерно 25 – 35 тысяч). Это в общем-то нормально для новой технологии. Компьютеры раньше тоже стоили дорого.

Comments

[belonogovalexey.livejournal.com]

Гнать из природного газа водород и загонять его в топливный элемент получается эффективней, чем просто сжигать газа и выделяющимся теплом топить дом? Или там профит еще в том, что электричество вырабатывается?

[reedcat1965.livejournal.com]

Основной профит - для производителей этой вундервафли

[ubpskh.livejournal.com]

Профит именно в электричестве. Оно стоит намного дороже, чем газ

А еще в балансировке энергосистемы: летом (когда отопление не нужно) работают солнечные батареи, зимой (когда солнца мало) электричество вырабатывают отопительные котлы

С тех пор, как в этом году в Германии солнечная энергетика вышла на первое место по генерации в летний период, эта проблема будет все актуальнее.

[drvit.livejournal.com]

по пиковой генерации, надо полагать

[ubpskh.livejournal.com]

Да нет, вроде как средняя температура по больнице их уже ставит на первое место. (Летом, естественно. И в той статистике газовые и угольные ТЭС были по отдельности. Хотя не уверен, что что-то поменялось бы, если бы они были вместе)

А рекорд -- это больше 50% суточного потребления электроэнергии. Правда, в выходной день.

[drvit.livejournal.com]

Обычно за такими заявлениями стоят такие маихинации с фактами, что без уточнений и графиков такое не стоит воспринимать всерьёз. "Летом и в выходной день" это только вершина айсберга, потом окажется, что угольные разделили по типу угля и форме лопат у кочегаров, а газовые - по количеству лопаток в турбинах, а вот фотовольтаика, конечно же, выступила единым фронтом и поэтому всех заборола.

[ubpskh.livejournal.com]

нет, махинаций там не было ))

ТЭС были разделены на две части, потому что это была статистика по источникам энергии: газ это одно, уголь другой, солнце-третье. Уголь был на подъеме, кстати, а газовые ТЭС почти не работали. По чисто экономическим причинам -- в США уголь выдавливается с рынка дешевым сланцевым газом и идет в Европу, на тот момент выгодно было его жечь.

Единственная махинация -- это именно то, что летом. Правда, очевидная :)

Световой день 7 часов зимой при преимущественно пасмурной погоде и 17 часов летом при преимущественно ясном небе -- это две огромные разницы

Плюс потребление энергии летом ниже, а генерация в первую очередь загружается та, у которой ниже текущие издержки: сначала солнце, ветер, гидро, потом атом и в последнюю очередь ТЭС.

[22sobaki.livejournal.com]

Почему летом потребление электроэнергии ниже? Кондишн же.

[ubpskh.livejournal.com]

не знаю, насколько это актуально именно для немцев

с одной стороны кондишн, с другой -- намного меньше энергии на освещение тратится, на работу всех этих насосиков в системе отопления... Точных данных не имею, так, просто предположения с потолка, что зимой потребление электроэнергии должно быть больше. Все-таки на работу уходишь ночью и с работы возвращаешься ночью...

[22sobaki.livejournal.com]

Бегло погуглил - вроде в жарких странах летом потребление растет, в холодных - уменьшается. Плюс, наверное, зависит от типа населенного пункта, типа отопления и еще кучи всего.