Fremtidens energiteknologi

Transkript

1 Fremtidens energiteknologi

2 Prototech: et firma i CMR-konsernet CMR-konsernet består av CMR (Industriell R&D), Gexcon AS (Prosess & sikkerhet) og Prototech AS CMR-konsernet har levert innovative tekniske løsninger i over 70 år CMR har røtter tilbake til 1930 når Christian Michelsen Institutt ble grunnlagt på arven fra tidligere statsminister Christian Michelsen

3 CMRs Energiaktiviteter CMR Prototech startet utviklingen av SOFC i 1991, og testet verdens første komplette planare SOFC anlegg på naturgass. CMR har som intensjon å lede et Forskningssenter for Miljøvennlig Energi om temaet Offshore vindkraft med deltagelse fra UiB, UiS, UiA og ledende industriaktører. CMR deltar allerede i utviklingen av unike konsepter for vindkraft fra store høyder. CMR er hovedsamarbeidspartner i StatoilHydro sitt Gassnova støttede demonstrasjonsprosjekt Rotating Desorber Wheel, hvor hovedmålsetningen er å demonstrere i pilotskala en revolusjonerende teknologi for absorpsjonsbasert CO2 fangst innen Mjøllner ( ) BOREAS Rotating Desorber Wheel

4 CMRs Energiaktiviteter Brenselceller Vind/bølge Bio Nye innovative løsninger Nye integrerte prosesser med brenselceller Kombinert el og biobrensel produksjon H 2 produksjon ZEG Elektrolyse Reformerteknologi H 2 lagring Metallhydrid CO 2 fangst ZEG Oksygenpumpe (Oxyfuel) Rotating Desorber Wheel

5 Generell brenselcelleteknologi

6 Grunnleggende om brenselceller

7 Brenselceller: Teknologi og virkemåte Brenselcellen består av: Koblingselementer Katode Elektrolytt Anode Elektrolytten er et fast og tett metalloksid, mens anode og katode er porøse Beskrivelsen gjelder for fast oksid brenselceller (SOFC), men er analog til andre typer brenselceller også

8 Brenselceller: Teknologi og virkemåte De kjemiske reaksjonene i cellen foregår ved C og gir spenning og strøm En enkeltcelle har en typisk driftsspenning på ca. 0.7 V Typisk elektrisk effekt er Beskrivelsen gjelder for fast oksid brenselceller (SOFC), men er W cm -2 analog til andre typer brenselceller også

9 SOFC: Tilførsel av luft og brensel Koblingselementene leder brensel inn på anodesiden, og luft inn på katodesiden Produktene fra prosessen er vann og CO 2 (ved bruk av naturgass) samt nyttbar varme

10 SOFC: Cellereaksjon 1. Oksygen går inn i den porøse katoden og drar til seg elektroner fra anodesiden. Disse elektronene kommer fra brenselet 2. Oksygenionene går gjennom elektrolytten og slår seg sammen med hydrogen på anodesiden. Vi får vann i gassform som eksos

11 SOFC: Stack Enkeltceller blir koblet sammen til en stack Manifolder brukt for å tilføre brensel og luft Hver celle er forseglet for å hindre lekkasje mellom cellene Seriekobling øker spenningen, mens parallellkobling øker strømmen

12 SOFC: Stack 1 liter med SOFC-stack tilsvarer 1 kw elektrisk effekt

13 Fordeler og anvendelsesområder

14 Fordeler og anvendelsesområder Produserer elektrisitet og varme direkte fra naturgass, biomasse gassifisert kull Fremtidsrettet og miljøvennlig teknologi Tilnærmet null utslipp av NO x og SO x Høy virkningsgrad Kan inngå i fremtidens høyeffektive CO 2 -frie gasskraftverk

15 Fordeler og anvendelsesområder Skalerbar og fleksibel teknologi God på sentraliserte og desentraliserte løsninger Størrelser fra kw til GW Tilpasningsdyktig uansett valg av fremtidig infrastruktur for CO 2 Kan også brukes til transportformål Boligenhet: 5 kw el. + 5 kw varme Større boenheter: 250 kw el kw varme Små og store skip: Viser MF Vågen på hydrogendrift Stort kraftverk: 400 MW el MW H 2

16 På vei ut av labben

17 Ut av labben: BKK Brenselcelle Første anlegg for felttesting av brenselcelleteknologi: I drift ute ved Kollsnes Konstruert for å produsere 3 kw strøm og 3 kw varme Totalvirkningsgrad på over 80 % (50 % elektrisk) Teknologien kan benyttes i fremtidens gasskraftverk

18 Ut av labben: BioCellus Biomasse som brensel gir CO 2 nøytral strøm og varme CMR Prototech bygget og testet et SOFC anlegg (1 kw el) drevet på biomasse i München, Tyskland i 2007 med gode resultat Videreutvikling kan senere gi koproduksjon av biobrensel og strøm

19 Ut av labben: ZEG Fremtidens miljøvennlige gasskraftverk Høytemperatur brenselcelle integrert med reaktor for CO 2 fangst Høy virkningsgrad (opp mot 90%) Ideell for kombinert elektrisitet og hydrogen produksjon Demo anlegg (1 kw el + 1 kw H 2 ) testet ved Risavika Gass Senter i Stavanger våren 2008 ZEG-konseptet er patentsøkt av CMR Prototech og IFE

20 Eksempel på desentralisert ZEG anlegg H MW El 6.9 MW NG: 15.2 MW CO tons/h, H 2 O 0.5 tons/h Heat 0.8 MW 6.9/( ) = 90 %

21 Eksempel på sentralisert ZEG anlegg: ZEG POWER Reell størrelse på et 400 MW brenselcelle kraftverk med CO 2 fangst og 700 MW H 2 produksjon

22 Ut av labben: MF Vågen med brenselceller Dieselmotoren blir erstattet med en PEM brenselcelle og elektromotor Skal gå på ren hydrogen med vann som eneste eksos CO 2 -utslippet MF Vågen i dag har (6400 kg/år) blir fjernet Ingen utslipp av NO X og SO X Brenselcellesystemet blir installert vinteren MF Vågen vil være i drift med det nye miljøvennlige systemet fra sommeren 2009

23 Tidsplan Desentralisert (boligenheter og lignende) Sentralisert (boligenheter osl) Skip (store og små) BKK: 3 kw el + 3 kw varme 2007 ZEG: 1 kw el + 1 kw H2 200 kw SOFC kw skip MW SOFC MW ZEG 2020

24 Hydrogenanriket naturgass som drivstoff på bussene i Bergen Samarbeid mellom Tide Buss, Gasnor, Christian Michelsen Research, Prototech, Gexcon, statoilhydro og Innovasjon Norge Blande inn opp til 8%vol Hydrogen i naturgassen som brukes på gassbussene i Bergen. Bussene vil kunne benyttes som vanlig uten at motoren må justeres Benytte eksisterende infrastruktur (gassbusser og gassfyllestasjon i Bergen) Prosjektet skal kunne gi erfaring med lagring og bruk av H 2