Vindmølledata bekræfter elektrolysecellers potentiale

tirsdag 13 feb 18

Kontakt

Ming Chen
Seniorforsker
DTU Energi
46 77 57 57

ForskEL-projektet

ForskEL-projektet "Towards Solid Oxide Electrolysis Plants in 2020" var finansieret af Energinet.dk og var et tæt samarbejde mellem fire eksperter inden for forskellige aspekter af energi- og energisystemer.

DTU Energi udviklede og optimerede elektrolysecellerne, Haldor Topsøe A/S byggede cellerne sammen i elektrolysestakke med optimal ydelse og levetid, DTU Elektro stod for simuleringer af, hvordan elektrolysestakken (elektrolyseanlægget) ville påvirke det eksisterende elnet og opfandt også en strømforsyningsenhed med nyt design og en højere effektivitet, og Aalborg Universitet udviklede en strategi, der beskriver, hvordan elektrolyseteknologien kan implementeres i det fremtidige danske energisystem.

Du kan downloade og læse slutrapporten her

DTU Energi og partnere har ved hjælp af vinddata fra en bornholmsk vindmøllepark med held testet elektrolysecellers evne til at lagre vindmøllestrøm

Elektrolyseceller anvender elektricitet til at splitte fx vandmolekyler (H2O) til hydrogen (H2) og oxygen (O2). Dermed kan overskydende elektricitet fra vedvarende energikilder som vindmøller omdannes til kemisk bundet energi i hydrogenmolekylerne og opbevares som gas til senere brug.

I forskningsprojektet "Towards Solid Oxide Electrolysis Plants in 2020" afprøvede DTU Energi sammen med firmaet Haldor Topsøe A/S, DTU Elektro og Aalborg Universitet moderne elektrolysecelle- og stakdesign i en virkelighedsnær simulering baseret på meget detaljerede vinddata fra en bornholmsk vindmøllepark. Projektet blev udført med støtte fra energinet.dk i det såkaldte ForskEL-program.

"Vi taler altid om fordelene ved at benytte elektrolyseceller til at konvertere overskydende energi fra vedvarende energikilder som vindmøller til gas, og nu gjorde vi det i en rigtig topmoderne stak", siger seniorforsker Ming Chen, DTU Energi.

Bornholm-distributionssystemet er del af det nordiske energinet, fuldt integreret i energimarkedet "DK2", og forbundet til Sveriges hovednet via et havkabel. Bornholm-systemet omfatter ca. 28.000 elkunder (55 MW topbelastning) og rummer en lang række bæredygtige energikilder med lav CO2-udledning, herunder vindkraft fra fire vindmølleparker på i alt 38 vindmøller, som kan yde ca. 30 MW. ForskEL-projektet brugte data baseret på vindprofilen fra en af de fire vindmølleparker.

Læs mere om Bornholm som testgrund her

"Vi havde adgang til alle vinddata anno 2013 fra den bornholmske vindmøllepark, opdelt i fem minutters intervaller. Det gav os mulighed for at skabe nogle meget præcise simuleringer på vores celler og stakke baseret på virkelighedstro data", forklarer seniorforsker Ming Chen. "Det var ligesom den virkelige verden, bortset fra at vi skalerede vinddataene ned med en faktor 1000 for at give mulighed for at teste en enkelt stak i stedet for at skulle etablere en elektrolysefacilitet i fuld størrelse."

"Cellerne og stakken fungerede upåklageligt under hårde driftsforhold i begge scenarier. Det betyder, at cellerne og stakkene kan installeres og bruges til energilagring i stor skala uden problemer", "
Ming Chen. seniorforsker, DTU Energi

ForskEL-teamet skabte to forskellige testscenarier baseret på vinddata fra december 2013, da december har mange vindudsving, som er meget hårde for cellerne og stakkene. Det gav forskerne mulighed for at teste en stak på 7,5 kW under de hårdest mulige arbejdsvilkår.

Det første scenario simulerede en balanceret tilførsel af gas, mens det andet simulerede variable forhold, hvor gastilførslen varierede efter behov. I alt blev stakken, der bestod af 75 forbundne elektrolyse celler, testet i 2000 timer. I begge scenarioer opførte stakkene sig ens, og begge var i stand til at håndtere strømmen.

"Vi har nu med succes demonstreret, at de nyeste celle- og stakdesigns er robuste, og hvordan de kan klare dynamisk drift under fluktuerende tilførsel af damp og/eller forskellige strømbelastninger ", siger forskningsingeniør hos Haldor Topsøe A/S, Peter Blennow. "Vi mangler stadig at teste dem under virkelige forhold i fuld skala, hvor andre variable vil have indflydelse, men vi har bevist, at teknologien virker og er robust. "

Ming Chen er enig.

"Cellerne og stakken fungerede upåklageligt under hårde driftsforhold i begge scenarier. Det betyder, at cellerne og stakkene kan installeres og bruges til energilagring i stor skala uden problemer", fortæller Ming Chen.

Forskerne fra DTU Energi arbejder nu på at forbedre elektrolysecellerne yderligere.

Keramiske Elektrolyseceller

Keramiske Elektrolyseceller (SOEC) anvender elektricitet til at splitte fx vandmolekyler (H2O) fra vanddamp til brint (H2) og oxygen (O2) og på denne måde omdanne elektrisk energi til kemisk bundet energi i hydrogenmolekylerne. Den samme celleteknologi kan bruges til at producere kulilte (CO) fra karbondioxid (CO2) og en kombination af H2 og CO når der tilføres både CO2 og H2 til cellestakken. Både H2 og CO bruges i den kemiske industri og kan bruges til at lave bæredygtigt produceret diesel og benzin.

En keramisk elektrolysecelle (SOEC) er stort set en keramisk brændselscelle (SOFC), der kører baglæns. En sådan celle virker ved relativt høje temperaturer (700-1000 ° C), hvilket gør effektiviteten meget høj. Elektrolyseprodukterne, kulilte/brint og oxygen, dannes på hver side af cellen. SOEC'er kan anvendes til fremstilling af brint (H2) og kulilte (CO) fra overskydende elektricitet frembragt af vedvarende energikilder som for eksempel vindmøller. Gassen kan opbevares og - ved hjælp af en brændselscelle – omdannes til elektricitet igen, når efterspørgslen opstår.

SOEC/SOFC teknologierne er begge velfungerende teknologier, og Haldor Topsøe A/S tilbyder adskillige kommercielle produkter, der kan konvertere CO2 til CO med høj effektivitet. Denne teknologi åbner op for produktion af bæredygtigt producerede kemikalier og brændstoffer i fremtiden.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.
http://www.energy.dtu.dk/nyheder/nyhed?id=F2944390-C752-476C-9C32-99FD75C2E810
25 JUNI 2018