Alkalisk elektrolyse til energilagring Restricted Siemens AG All rights reserved

Transkript

1 EnergiForsk 2013, Juni 2013, Carsten Vandel Nielsen, Siemens A/S Alkalisk elektrolyse til energilagring

2 Paradigmeskift Udfordringen er net-stabilitet Stor skala VE Uforudsigelig produktion Vind Solfarme Udfordring: Net-stabilitet Decentralisering Forbrugere bliver producenter Solceller Blanding af selvforsyning og feed-in Løsninger Fleksibel produktion (peaker) Net-udvidelse Udlandsforbindelse Intelligent forbrug Smart grid Energilagring Page 2 June 2013 Corporate Technology

3 Hydrogen i en central rolle Page 3 June 2013 Corporate Technology

4 Research group coatings DK Stærk vidensbase Stærk position Stærke Partnere Research group Coatings DK Stærk teknologi Page 4 June 2013 Corporate Technology

5 Projekter indenfor alkalisk elektrolyse Materiale forskning på laboratorie skala High-efficiency, low-cost, electrode-surfaces for next generation alkaline electrolysis Mål: Forksning indenfor de fundamentale komponenter i alkalisk elektrolyse for at øge effektiviteten, reducere pris og sikre holdbarhed. System demonstration HyProvide Large-scale alkaline electrolyser (MW) Mål: Demonstrere skalerbarheden af kommerciel alkalisk elektrolyse fra kw anlæg til MW området. Reducere pris og øge effektivitet. Anode Balance of plant Cathode Stack Next generation alkaline electrolysis Electrolyte Cell frame Diaphragm Page 5 June 2013 Corporate Technology

6 System overblik 1 Page 6 June 2013 Corporate Technology

7 System overblik 2 Page 7 June 2013 Corporate Technology

8 System overblik 3 Page 8 June 2013 Corporate Technology

9 System overblik 4 Page 9 June 2013 Corporate Technology

10 Plan for 2014 System parametre: Effektforbrug: 250 kw Antal celler: 125 Aktiv elektrode diameter: 600 mm H 2 fremstilling: 60 Nm3/h H 2 renhed (99.999%) Strømtæthed: 400 ma/cm 2 Total system virkningsgrad: 75% Stak-spænding: 250 V Stak strøm: 1000 A System tryk: 40 bar System temperatur: 120 C Levetid: 20 år Vægt: < 2200 kg Modulært opbygget! Page 10 June 2013 Corporate Technology

11 Stor, større, størst MW: 60cm Større: 35cm Kommerciel: 20cm Lab: 5cm Page 11 Page 11 June 2013 Corporate Technology Vindmølle: 6 MW 2050 DK behov: ~X.000 MW

12 Grundkursus i elektrolyse Alkalisk elektrolyse Anode (+): 2 OH- (aq) ½O 2 (g) + H 2 O(l) + 2e Katode (-): 2 H 2 O(l) + 2e H 2 (g) + 2 OH - (aq) H 2 O(l) H 2 (g) + ½ O 2 (g) OH - Elektrisk virkningsgrad = Energi oplagret i brint(hhv/lhv) Forbrugt elektrisk energi Pensum Der kræves både elektrisk energi og varme til at splitte vand ad. Termodynamikken siger: Høj temperatur giver høj effektivitet. Page 12 June 2013 Corporate Technology

13 Materiale valg et ugæstfrit miljø Høj temperatur, >120C Koncentreret lud: KOH Højt indhold af O 2 (g) Høj erosion Page 13 June 2013 Corporate Technology

14 Materiale valg - elektroder Nikkel og variationer over et tema -God aktivitet -Rimelig pris -Gode korrosions-egenskaber Stort overfladeareal Raney Nikkel -Meget aktiv -Porøst Page 14 June 2013 Corporate Technology

15 Materiale valg - membran Membran udvikling til alkalisk elektrolyse Komposit membraner, der indeholder polymer og uorganisk filler støbes og testes: Holdbarhed Boblepunkts tryk Ionisk ledningsevne Page 15 June 2013 Corporate Technology

16 Balancekunst Skalerbarhed Pris Holdbarhed Virkningsgrad Page 16 Nov. 29, Page 16 June 2013 Corporate Technology Author

17 Tak for opmærksomheden. Spørgsmål? Page 17 June 2013 Corporate Technology