Ogrevanje gorivnih celic ne proizvaja samo toplote in tople vode za prhanje, temveč tudi elektriko kot "odpadni produkt". Za trajnostno uporabo gorivne celice je smiselno, da jo neprekinjeno uporabljamo: tako ustvarjamo veliko toplote in električne energije. Tu lahko najdete pregled vsega o financiranju, namestitvi in stroških energije za ogrevanje gorivnih celic.
Ogrevanje gorivnih celic: najpomembnejše stvari na prvi pogled
- Generiranje energije v obliki toplote in električne energije v eni napravi hkrati.
- Sistem deluje še posebej energijsko učinkovito.
- Visoke stroške pridobivanja kompenzirajo nizki stroški energije.
- Zaradi ogrevanja gorivnih celic ste neodvisni od ponudnika električne energije.
- Subvencije so možne za vrsto ogrevanja.
Kako deluje grelec na gorivne celice?
Skratka: v sistemu ogrevanja na gorivne celice se plin kemično razgradi in proizvaja toploto in elektriko. Načelo je znano tudi pod izrazom "kombinirana toplota in energija". Na to vprašanje lahko odgovorimo nekoliko podrobneje, če grelec razstavite na njegove sestavne dele. Najpomembnejši del je "sklad", ki združuje več gorivnih celic v en blok. Struktura celice je sestavljena iz dveh elektrod (anode in katode) in vmesne, polprepustne membrane ali ionskega vodnika. Za dokončanje naprave sta na voljo pretvornik in reformator ter kisik in zemeljski plin kot vira energije. Glede na vrsto ogrevanja gorivnih celic obstaja tudi integriran plinski kondenzacijski kotel, s katerim se lahko pokrijejo konične obremenitve, pa tudi rezervoar za toplo vodo.V tej kombinaciji gre za popoln sistem za toplo vodo, ogrevanje in elektriko. Hkrati obstajajo tudi naprave, ki vsebujejo samo napravo z gorivnimi celicami; te lahko nato dodate v obstoječi plinski kondenzacijski kotel.
Pri ogrevanju gorivnih celic molekule vodika na poti skozi gorivne celice ustvarjajo toploto in elektriko.
Običajno je "gorivna celica" vodikovo-kisikova gorivna celica. Zemeljski plin se dovaja v reformator v ogrevalnem sistemu, kjer se pretvori v vodik in ogljikov monoksid. V drugem koraku se ogljikov monoksid nadalje predela v ogljikov dioksid. Novo ustvarjeni vodik se nato lahko dovede v modul gorivnih celic v grelniku. S pomočjo katalizatorja se na anodni strani gorivne celice razdeli na pozitivne ione in negativne elektrone. Negativni elektroni proizvajajo enosmerni tok na poti od anode do katode (prek električnega vodnika). Zgoraj omenjeni pretvornik pretvori ustvarjeni enosmerni tok v izmenični tok in omogoči uporabo električne energije. Prednostni vrstni red je običajno:Najprej je pokrito povpraševanje po domači elektriki, nato se zaračuna morebitno shranjevanje baterij - na primer za e-vozilo. Preostali presežek se dovede v električno omrežje in ga doplača komunalno podjetje. Pozitivni ioni se nato skozi membrano razpršijo do katode, kjer sproščajo toploto in vodo, ko reagirajo s kisikom. Ustvarjena toplota se absorbira znotraj sistema in prenese v izmenjevalnik toplote. Ta nato ogreva radiatorje, površinsko ogrevanje (npr. Talno ogrevanje) in toplo vodo.Pozitivni ioni se nato skozi membrano razpršijo do katode, kjer sproščajo toploto in vodo, ko reagirajo s kisikom. Nastala toplota se absorbira znotraj sistema in prenese v izmenjevalnik toplote. Ta nato ogreva radiatorje, površinsko ogrevanje (npr. Talno ogrevanje) in toplo vodo.Pozitivni ioni se nato skozi membrano razpršijo do katode, kjer sproščajo toploto in vodo, ko reagirajo s kisikom. Ustvarjena toplota se absorbira znotraj sistema in prenese v izmenjevalnik toplote. Ta nato ogreva radiatorje, površinsko ogrevanje (npr. Talno ogrevanje) in toplo vodo.
Ta kemični postopek v gorivni celici se imenuje "hladno zgorevanje". Hladno, ker ni običajnega sežiganja, pri katerem bi surovina sežgala za proizvodnjo toplote.
Zgoraj desno je plinski kondenzacijski kotel, spodaj desno je modul gorivnih celic, levo pa rezervoar za toplo vodo. To ustvarja toploto in elektriko v najmanjših prostorih v sistemu ogrevanja na gorivne celice.
Namestitev: zahteve za namestitev
Zahteve za vgradnjo ogrevalnega sistema na gorivne celice so podobne zahtevam za kondenzacijski kotel:
- Ker je zemeljski plin osnova za pridobivanje potrebnega vodika, je povezava s plinom nujno potrebna. To lahko storite bodisi z neposredno povezavo dobavitelja plina bodisi z rezervoarjem zunaj.
- Zračno-izpušni sistem (LAS) kot dovod svežega zraka za ogrevanje in kot izhod za izpušne pline. Lahko pa se uporabi tudi obstoječi dimnik, pod pogojem, da ga odgovorni okrožni dimnikar sprosti kot nedotaknjenega.
- Ker je ogrevanje gorivnih celic razmeroma velika naprava, je prostorska potreba večja kot na primer kondenzacijski kotel s čistim plinom. Prednost ogrevanja gorivnih celic pa je v tem, da je že sama po sebi kompaktna. To odpravlja potrebo po zapletenih ceveh zunaj ohišja.
Sistem je kompakten za čisto namestitev in urejanje v tehnični sobi.
Ogrevanje gorivnih celic: učinkovitost in področja uporabe
Področje uporabe gorivne celice je izjemno vsestransko. V sektorju enodružinskih hiš je trenutno še vedno podrejen, medtem ko se pogosteje uporablja kot kombinirana enota za toploto in elektriko v velikih industrijskih obratih ali večstanovanjskih stavbah. Vsestranskost kaže predvsem zunaj čistega ogrevanja. Posebej priljubljen je pri premikajočih se predmetih, kadar motorja z notranjim zgorevanjem ni mogoče uporabiti. Tehnologijo gorivnih celic lahko na primer najdemo v viličarjih, avtobusih in avtomobilih (slednji z dosegom do 800 kilometrov) ter v podmornicah in vlakih. Pri tej uporabi pa je poudarek predvsem na proizvodnji električne energije - proizvedena toplota je nato odpadek ali stranski proizvod.
Zaradi principa kombinirane toplote in moči so gorivne celice še posebej učinkovite. S samo eno kemično reakcijo ustvarja toploto in elektriko. Velika prednost je v tem, da je s hišo mogoče upravljati skoraj neodvisno - zanimiv dejavnik za nizkoenergijsko hišo ali hišo z več energije. Če na primer toplota, ki nastane v času največje obremenitve, ne zadostuje za ogrevanje vašega-Best-Home.net ali tople vode, se vgradi plinski kondenzacijski kotel z današnjimi celotnimi sistemi.
Ker pri tem uporabljamo enako surovino kot gorivna celica, in sicer zemeljski plin, se sistemi odlično dopolnjujejo. Ker lahko izkoriščanje gorivne celice nadzorujemo le v omejenem obsegu, je naprava zelo smiselna, da vzpostavi stalno osnovno oskrbo.
Druga velika prednost je ta, da proizvodnja električne energije v primerjavi s fotonapetostnim sistemom ni odvisna od sonca, temveč poteka kadar koli podnevi, predvsem pa ponoči in kadar koli v letu. Medtem ko fotovoltaični sistemi v glavnem dosežejo največjo proizvodnjo poleti, toda ogrevanje ima največ električne energije pozimi, gorivne celice zagotavljajo neprekinjeno količino električne energije skozi vse leto. Zlasti v primeru izpada električne energije lahko ogrevalni sistem na gorivne celice še naprej oskrbuje vaš-Best-Home.net z električno energijo. Poleg tega lahko proizvedeno električno energijo dovajamo v zunanji sistem za shranjevanje baterij, da oskrbimo hišo z največjimi obremenitvami moči, preden se ta napaja v omrežje.
Medtem ko so drugi ogrevalni sistemi, kot so plinski kondenzacijski kotli ali toplotne črpalke, kombinirani s solarnim sistemom, ta vrsta kombinacije z gorivno celico ni smiselna. Kemijska reakcija gorivne celice je zasnovana za neprekinjeno delovanje z učinkovitostjo več kot 90 odstotkov. Pogosto kratkotrajno obratovanje (tudi brez sončne toplote ali fotovoltaike) ima za posledico, da se sklad hitreje obrabi, zato se njegova življenjska doba skrajša. Uporaba z drugimi proizvajalci energije mora biti zato natančno načrtovana in zasnovana posebej za vsak projekt. Upravitelj energije za nadzor različnih sistemov je bistvenega pomena za zagotovitev dolge življenjske dobe gorivne celice.
Ogrevanje gorivnih celic: na prvi pogled stroški
Stroški nabave in namestitev
Grelec na gorivne celice je sorazmerno drag grelec z visokimi stroški pridobivanja. Glede na proizvajalca in model se stroški novega sistema začnejo pri približno 25.000 evrih in so glede na velikost sistema skoraj odprti. Trenutno je navedeno, da je rok uporabnosti sklada v enodružinskem domu vsaj deset let. Takoj, ko sklada ni več mogoče uporabiti, obstajata dve možnosti:
- Sklop se nadomesti z novim in sistem lahko spet proizvaja elektriko in toploto kot običajno.
- Sklada ni treba obnavljati, ogrevanje gorivnih celic pa se uporablja samo z vgrajenim plinskim kondenzacijskim kotlom.
Druga možnost seveda deluje le, če gre za celovit sistem. Grelec na gorivne celice ni takoj pokvarjen, vendar lahko še naprej proizvaja toploto, tudi če skladovnica odpove. Stroški novega sklada znašajo približno 5000 evrov, odvisno od vrste in proizvajalca. Tekoči stroški ogrevalnega sistema na gorivne celice so omejeni na porabo plina in stroške vzdrževanja.
Majhen modul z veliko vsebine.
Primerjajte učinkovitost in stroške ogrevanja gorivnih celic z drugimi sistemi: Pregled vrst ogrevanja 2020: Učinkovitost, stroški in financiranje.
Pravni predpisi in subvencije
Tip sistema za zrak / izpuh je mogoče regulirati posebej za vsako zvezno državo tako, da sistem požarne zaščite razreda F30 ne zadostuje, ampak je treba uporabiti sistem F90. Odgovorni okrožni dimnikar ponuja podrobne informacije. Načeloma lahko ogrevanje gorivnih celic namestite sami, vendar je priporočljivo, da ga izvede specializirano podjetje. Nenazadnje mora priključek na plinski priključek izvesti specializirano podjetje.
Na prvi pogled se zdi, da so stroški nabave zelo visoki, vendar so za ogrevanje gorivnih celic možne visoke vsote financiranja. Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) je zagotovil lastno promocijsko posojilo za gorivne celice (program 433). Znesek, ki ga je treba prejeti, je odvisen od dveh komponent, razreda zmogljivosti sistema in skupnih upravičenih stroškov: Razred zmogljivosti: Vsak sistem prejme 5.700 evrov kot osnovni znesek in nadaljnjih 450 evrov za vsakih 100 vatov moči ali njenega dela.
Skupni upravičeni stroški : Vsak sistem prejme največ 40 odstotkov vseh upravičenih stroškov. Sem spadajo stroški namestitve, stroški vzdrževanja v prvih desetih letih s pogodbo o popolnem vzdrževanju in stroški spremljevalnega strokovnjaka za energetiko.
Primer promocije:Sistem z 1 kilovatom moči in 30.000 evri skupnih upravičenih stroškov prejme naslednja sredstva: 5.700 evrov osnovni znesek + (450 evrov x 10) = 10.200 evrov.
Ta program je mogoče dopolniti z dodatnimi subvencijami KfW, na primer s posojili 151 energetsko učinkovita prenova ali 153 energetsko učinkovita stavba. Zunaj programov KfW se gorivna celica lahko uporablja s sredstvi BAFA (Zvezni urad za gospodarstvo in nadzor izvoza) v obliki doplačila za SPTE v skladu z zakonom KWKG (zakon o vzdrževanju, posodobitvi in širitvi kombinirane proizvodnje toplote in električne energije ) se kombinirajo.