Горивните клетки въз основа на водород спомагат за прехода към комбинирано отопление и електроенергия чрез използване на възобновяеми източници на енергия

Най-важното за плана за водородната инфраструктура е стационарната система с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE, която използва газообразен водород като енергиен източник. Критични компоненти са свързаните със стопяване топлообменници AlfaNova на Alfa Laval за охлаждане на сепаратора на горивната клетка и пластинчатите топлообменници „газ към течност“ на Alfa Laval за регенериране на отработената топлина. Изпитана и проверена, системата изпуска само водна пара и въздух, ускорявайки устойчивата икономичност на водорода на утрешния ден.

Внедряване на водородната икономика

Създадената през 2018 г. HEE реализира мисията си да осигури бъдеще с чиста енергия, като създава, валидира и внедрява безопасни, достъпни и устойчиви енергийни решения въз основата на водород.

„Бързият преход към системи с възобновяема енергия е наложителен“, казва Стефан Дух, управителният директор на HEE. „Водородът ще бъде от жизненоважно значение, за да може светът да намали зависимостта си от изкопаемите горива и да премине към нулеви емисии.“

Намирането на производители на важните компоненти за системата с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE първоначално се оказва трудно. Топлообменниците „газ към течност“ на Alfa Laval и произведените изцяло от неръждаема стомана свързани със стопяване пластинчати топлообменници AlfaNova на Alfa Laval бяха ясен избор за регенериране на отработената топлина и охлаждане.

Обърнахме се към Alfa Laval заради опита на компанията, отличните резултати, доказаната технология за топлообменници, възможността да увеличава производството в комерсиални мащаби и споделената визия за ускорение на прехода към възобновяема енергия”

казва г-н Юлиус Йелден-Тюрм, съвместен главен технически директор на HEE.

Размерите бяха изключително важен параметър за системата с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE, защото дизайнът ѝ произхожда от подобни системи от автомобилната индустрия. Пластинчатият топлообменник „газ към течност“ се открои като отличен избор за устройство за регенериране на отработената топлина поради компактния си дизайн, високата ефективност, изключително голямата производителност и отличната устойчивост на топлинна умора.

Същото е вярно и за произведения изцяло от неръждаема стомана AlfaNova на Alfa Laval, който осигурява охлаждане и чистота на процеса.

Диаграма със схема на обикновена система с водородна горивна клетка

Водородът влиза в устройството и генерира електричество. Свързаният със стопяване пластинчат топлообменник на Alfa Laval охлажда устройството; пластинчатият топлообменник „газ към течност“ на Alfa Laval регенерира топлината от горещия въздух за повторна употреба. Изпуска се само водна пара и въздух.

Най-добро съотношение между цена и производителност

Малките габарити, издръжливостта и голямата топлинна ефективност бяха основните изисквания при избора на пластинчатите топлообменници „газ към течност“ и свързаните със стопяване пластинчати топлообменници за системата с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE. Съотношенията между цената и производителността бяха убедителни.

Анализът ни показа, че пластинчатите топлообменници на Alfa Laval осигуряват солидна производителност при 20% по-ниски разходи в сравнение с подобните решения“, казва г-н Йелден-Тюрм. „Затова решението да изберем Alfa Laval беше лесно. А и двете устройства имат уникални характеристики на дизайна, които се оказаха от огромно значение за успеха на стационарните ни системи с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ).“

Изпълнение на изискванията за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) със захранване с водород

Компактни и издръжливи, пластинчатите топлообменници „газ към течност“ на Alfa Laval свеждат до минимум цялостните размери и свързаните разходи за монтажа на системата с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE. Пластинчатите топлообменници разполагат с асиметрични канали с пластини с вдлъбнатини от страната на газа, за да осигурят голям газов поток и висока ефикасност на топлообмена. Това се доказа като най-доброто цялостно решение за изпълнение на изискванията за приложението. Спойката свързва надеждно пластините в точките на контакти, като осигурява оптимална ефективност на топлообмена и устойчивост на налягане. Освен това габаритът на пластинчатия топлообменник „газ към течност“ е по-малък със 75% от сравнимите кожухотръбни модели и много по-малък от другите пластинчати топлообменници, които са разгледали от HEE.

Охлаждането на горивната клетка е от изключително значение за безопасната, надеждна и ефикасна работа. Чистотата на процеса също е важна. Охладителят AlfaNova на Alfa Laval, който е произведен изцяло от неръждаема стомана, свежда до минимум извличането на йони и последващата корозия и деградация на системата.

„Свързаните със стопяване пластинчати топлообменници AlfaNova бяха очевидният избор за охлаждането на клетката“, казва г-н Йелден-Тюрм. „Те гарантират, че изключително чистата вода, която се използва като охлаждаща течност, ще има ниска проводимост, което е задължително за системата с горивни клетки.“

Патентованата технология за стопяване AlfaFusion на Alfa Laval осигурява отлична механична сила и ефикасен топлообмен, дори когато разликата в температурата на горещия и студения носител е малка. Това води до намаляване на разходите за енергия. Друг плюс – възможност за цялостно рециклиране в края на експлоатационния срок.

От предварителни серии до серийно производство

Валидирането на пилотната система с водородни горивни клетки на HEE проправи пътя към предварителното производство чрез съвместно предприятие с град Гуейян и местни и регионални индустриални партньори. Започна строителството на производствено съоръжение за системата с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE. HEE наскоро поръча допълнителни пластинчати топлообменници на Alfa Laval, които да бъдат доставени в производственото съоръжение в Гуейян и очаква да започне серийно производство след две години. Целта е да достави и свърже системите с горивни клетки за отоплителната мрежа на жилищните квартали като част от решенията за възобновяема енергия на Гуейян.

„Понастоящем използваме водород от изкопаеми горива, но планираме да преминем към водород, който се извлича от градската канализация, и водна електролиза от „зелена“ енергия, след като изградим инфраструктурата“, казва г-н Йелден-Тюрм. „Но системите ни с горивни клетки нямат вредни емисии, защото представляват затворени системи, които отделят само водна пара и въздух.“

Над 100% обща ефективност на системата

Повечето системи за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) въз основа на изкопаеми гориво обикновено постигат обща ефективност от 65% до 80% според Агенцията за защита на околната среда на САЩ. HEE смята, че водородните им горивни клетки имат максимална електрическа ефективност от приблизително 55%.

„Системата с горивни клетки за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE може да достигне обща ефективност от 105%, като се използват традиционните методи за изчисление“, казва г-н Йелден-Тюрм. „Като се вземе предвид допълнителната ефективност от 30% до 40% поради топлинната енергия, която се регенерира от охлаждането, както и 15% от регенерирането на отработената топлина, пластинчатите топлообменници на Alfa Laval са от голямо значение за увеличаването на цялостната ефективност на системата ни.“

Забележка: Изчисленията в горния параграф се основават на предварителните устройства за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE и трябва да бъдат потвърдени в дългосрочен план. Действителните електрически и топлинни показатели ще се различават в зависимост от приложението..

Сътрудничество за бъдеще с чиста енергия

Предвид успеха на съвместното предприятие в Гуейян HEE гледа с оптимизъм към бъдещето. Други местни и регионални власти в Китай следят напредъка с интерес.

„Очакваме активно участие в други споразумения за съвместни предприятия в Китай и планираме да копираме бизнес модела от Гуейян и на други места“, казва г-н Дух. „Освен това очакваме с нетърпение да подкрепим усилията на Германия да постигне енергийна самодостатъчност чрез възобновяеми източници на енергия и да спре да разчита на изкопаеми горива.“

„Устройството за регенериране на топлината от отработени газове и охладителят на Alfa Laval са изключително важни компоненти за стационарната ни система за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ). „Те са в основата на успеха ни“, добавя г-н Йелден-Тюрм.

„Разчитаме на Alfa Laval и вярваме, че сътрудничеството ни ще продължи да се развива добре и за в бъдеще.“ 

Г-н Юлиус Йелден-Тюрм, съвместен главен технически директор на HEE

Устойчиви решения за един по-добър свят

HEE и Alfa Laval се опитват да отговорят на енергийните нужди на утрешния ден, като същевременно намаляват разчитането на изкопаеми горива в световен мащаб. Системата за комбинирано отопление и електроенергия (КПТЕ) на HEE заедно с устройството за регенериране на топлината от отработените газове и свързания със стопяване пластинчат топлообменник за охлаждане на Alfa Laval популяризират употребата на водород като енергиен носител за подходяща за комерсиални цели възобновяема енергия.

Alfa Laval развива новаторски енергийни решения, като ускорява прехода към по-чисто и устойчиво бъдеще. Тези решения спомагат за намаляването на вредните емисии и подобряват енергийната ефективност, като популяризират по-отговорната употреба на природните ресурси. Както винаги, Alfa Laval има готовност да подкрепи производителите на горивни клетки, за да отговарят на нарастващото глобално търсене.

Изтегляне на пример