Kraftstoff-Zelle:

Kraftstoff-Zelle: Kombinierte Hitze und Energie (CHP)

Wandelt die Energie des Wasserstoffs in elektrische Energie ohne die Notwendigkeit an der Verbrennung um.

Kombinierte Hitze und Stromnetze (CHP) beschreibt eine Gruppe Technologien, die Elektrizität produzieren und erhitzen. Herkömmliche Ansätze umfassen z.B. einen Dieselmotor mit Abhitzeverwertung. Jedoch sind neuere, umweltsmäßigtechnologien schnelles sich Entwickeln. Die kleineren CHP-Maßeinheiten, die in einem Gebäude oder in einem Haus und in einer Anwendung der Abwärme von der Erzeugung von Elektrizität gelegen sind, sind leistungsfähiger als, Elektrizität an einer zentralen Anlage erzeugend, in der Verluste hoch sind und die Abwärme nicht verwendet werden kann. Elektrizität in Ihrem eigenen Haus zu produzieren kann möglicherweise nicht weit entferntes das sein.

Kraftstoffzellentechnologie ist in Entwicklung, die eine Gefriermaschine Kasten-sortierte Kraftstoffzelle ermöglichen könnte, ein gesamtes Haus anzutreiben. Kraftstoffzellen produzieren Elektrizität durch eine chemische Reaktion eher als, den Kraftstoff brennend, und haben folglich sehr niedrige Emissionen. In den Wohnanwendungen werden Kraftstoffzellen erwartet, um mit gegenwärtiger Elektrizitätserzeugung, abhängig von Kosten des Erdgases und der Elektrizität in einer gegebenen Region schließlich zu konkurrieren.

Während Kraftstoffzellen nicht für Wohngebrauch noch handelsüblich sind, sind sie für großräumige Energieerzeugung vorhanden, und können für Wohngebrauch innerhalb der folgenden fünf Jahre handelsüblich sein.

Eine Kraftstoffzelle ist eine Vorrichtung, die die Energie des Kraftstoffs in elektrische Energie ohne die Notwendigkeit an der Verbrennung umwandelt. Ein herkömmliches Kraftwerk produziert Elektrizität, indem es einen Fossilbrennstoff brennt, der einen Generator dreht. Kraftstoffzellen produzieren Elektrizität, indem sie Wasserstoff in einem chemischen Prozess, auf eine ähnliche Art als Batterie verwenden. Da Wasserstoff fast immer kombiniert mit anderen Elementen gefunden wird, werden Kraftstoffe wie Erdgas, Methan, Propan, Äthanol, Benzin oder andere Kraftstoffe benutzt, um Wasserstoff für Gebrauch in der Kraftstoffzelle zu extrahieren. Wenn Fossilienbrennstoffe benutzt werden, um Wasserstoff zu produzieren, werden andere Nebenerscheinungen, wie CO2 und in einigen Fällen kleine Mengen von NOx, von SOx und von Partikelangelegenheit produziert. Diese Nebenerscheinungen sind viel kleiner als die, die indem sie diese Kraftstoffe, um brennen Elektrizität zu produzieren produziert werden. Kraftstoffzellen sind viel weniger wie typische Dampfturbine Stromerzeugung ungefähr zweimal beschmutzen und so leistungsfähig. Sobald der Wasserstoff erhalten wird, sind die einzigen Nebenerscheinungen der Kraftstoffzellen Hitze und Wasser.

Eine Kraftstoffzelle besteht aus zwei Elektroden, die durch eine Membrane getrennt werden. Wasserstoff überschreitet über eine Elektrode und Sauerstoff über dem anderen. Die Elektrodenoberfläche hat einen Katalysator, der das Wasserstoffgas in Protone und in Elektronen aufspaltet. Die Protone können durch die Membrane nur überschreiten und mit dem Sauerstoff und den Elektronen auf der anderen Seite reagieren, zum des Wassers zu bilden. Die Elektronen können nicht durch die Elektrizität der Membrane und, bei der Umgehung der Membrane überschreiten, des Erzeugnisses für Gebrauch im Haus.

Ein 5 bis 7 Kilowatt-Wohnkraftstoffzellenprototyp ist über die Größe eines Gefriermaschinekastens und kann genügend Elektrizität für ein typisches 2.000-Quadratfuß-Haus zur Verfügung stellen. Abwärme von der Kraftstoffzelle konnte verwendet werden, um das Heißwasser oder Raumhitze für ein Haus zu produzieren, dadurch sieerhöht sieerhöht die Gesamt-Leistungsfähigkeit des Kraftstoffzellensystems.

Kraftstoffzellen bieten nicht nur leistungsfähige Mittel der Erzeugung von Elektrizität von den Fossilienbrennstoffen an, aber haben auch sehr niedrige Emissionen. Bis 70 Prozent der Energie, die vom Kraftstoff erhalten wird, können in verwendbaren elektrischen Strom und die Hitze umgewandelt werden (verglichen worden mit ungefähr 35 Prozent von einem zentralen Kraftwerk).

Kombinierte sind die Hitze- und Energien(CHP) Systeme, die in das Haus angebracht sind, ob gegründet auf Kraftstoffzellen oder einer typischen wechselseitigen Maschine, leistungsfähiger als, Elektrizität erzeugend und sie dem Haus übermittelnd. Wenn die Abwärme im Haus verwendet wird, steigt die Leistungsfähigkeit des Systems auf Über zweimal das der zentralen Kraftwerke. Dieser Leistungsfähigkeits-Gewinn ergibt niedrigere Kosten für Energie. Das grösser die Menge der Abwärme, die kann verwendet werden, werden mehr Kosteneinsparungen verwirklicht.

Kraftstoffzelle kombinierte Hitze und Stromnetze haben eine verbesserte Klimaleistung, da die Technologie auf chemischen Reaktionen eher als Verbrennung beruht. Die chemische Reaktion produziert Kohlendioxyd, das ein Gewächshausgasverschmutzungsstoff ist, aber in den niedrigeren Quantitäten als Verbrennung mit seiner Unwirtschaftlichkeit. Zusätzlich werden die typischen Verschmutzungsstoffe s, die im Verbrennungprozeß freigegeben werden, im Kraftstoffzellengeschäft beseitigt. Anderer Klimanutzen umfaßt höhere Leistungsfähigkeit mit dem Ergebnis des niedrigeren Kraftstoffverbrauches, der niedrigeren Lärmbelästigung und weniger Wassers und Flächennutzung, die von den zentralen Erzeugungsanlagen typisch ist. Und ein verbundener Klimanutzen kann das reine Wasser sein, das im chemischen Prozess der Kraftstoffzelle produziert wird, wenn man Elektrizität produziert.

Kraftstoffzellen sind z.Z. teuer; Wohn-sortierte Systeme sind in Entwicklung und nicht handelsüblich. Wohnversuche sind durch einige Hersteller laufend. Langfristige Leistung und standardisierter Wartungsbedarf und Verfahren werden nicht noch hergestellt. Z.Z. wird eine erhebliche Überholung der Kraftstoffzelle so häufig wie alle fünf Jahre angefordert.

Anfangskosten für die kombinierte Kraftstoff-Zelle erhitzen und Stromnetze sind hoch und auf den erstklassigen Energienmarkt konzentriert. Dieser Markt neigt, mehr für die Energie zu zahlen, die auf anderen Attributen wie Zuverlässigkeit, Lärmverminderung, niedrigeren ungeplanten Wartungsproblemen oder verbundenem Klimanutzen basiert.

Die Betriebskosten für Kraftstoffzellen-Erzeugungssysteme sind von der Leistungsfähigkeit des Systems abhängig. Die folgenden Kurven zeigen die Kosten von Elektrizität für verschiedene Leistungsfähigkeits-Kraftstoffzellen im Verhältnis zu den Erdgaskosten. Z.B. produziert eine 50% leistungsfähige Kraftstoffzelle Elektrizität an ungefähr 5 Cents/KWH, wenn die Erdgaskosten 70 Cents pro therm betragen. Diese Kosten umfassen nicht den Kaufpreis der Kraftstoffzelle. Zusätzlich ist die Kraftstoffzellenwartung mit gegenwärtiger Technologie sehr hoch.

Nationaler elektrischer Code (NEC) und nationale Feuerschutz-Verbindungs (NFPA)codes treffen auf die Kraftstoffzellen zu, die für Wohnanwendungen benutzt werden. Die Regelungen hinsichtlich der Verbindung der Kraftstoffzellen mit dem Ausgangselektrischen System werden entwickelt, aber werden nicht noch standardisiert.

Die Betriebskosten für Kraftstoffzellen-Erzeugungssysteme sind von der Leistungsfähigkeit des Systems abhängig. Die folgenden Kurven zeigen die Kosten von Elektrizität für verschiedene Leistungsfähigkeits-Kraftstoffzellen im Verhältnis zu den Erdgaskosten. Z.B. produziert eine 50% leistungsfähige Kraftstoffzelle Elektrizität an ungefähr 5 Cents/KWH, wenn die Erdgaskosten 70 Cents pro therm betragen. Diese Kosten umfassen nicht den Kaufpreis der Kraftstoffzelle. Zusätzlich ist die Kraftstoffzellenwartung mit gegenwärtiger Technologie sehr hoch.

Wenn Wohnkraftstoffzellen vorhanden sind, können sie in Keller oder in Außenseite angebracht werden. Anschlüsse für eine Brenngaslinie und ein elektrisches Versorgungsmaterial zum Haus sind notwendig. Wenn man einen Kraftstoff anders als reinen Wasserstoff verwendet, wird eine Auspuffentlüftungsöffnung angefordert. Einige Kraftstoffzellen erfordern einen Abfluss für überschüssiges Wasser. Andere Kraftstoffzellenentwürfe benutzen alles Wasser, das innerlich durch die Kraftstoffzelle produziert wird. Abwärme von der Kraftstoffzelle kann für Heißwasserproduktion verwendet werden oder zum Freien einfach gelüftet werden.

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Kraftstoffzellen, wenn sie verwendet werden, um Elektrizität, bei der Benutzung der Abwärme zu erzeugen, sind eine sehr saubere und leistungsfähige Energieversorgung für das Haus, besonders wenn sie mit anderen Fossilbrennstoff-Energieerzeugungmethoden verglichen werden. Mit Kraftstoffzellen werden wetterbezogene Leistungsstromausfälle herabgesetzt. Weit verbreiteter Gebrauch von Kraftstoffzellen kann die Notwendigkeit an den großen zentralen Kraftwerken verringern, besonders da Gemeinschaften fortfahren zu wachsen.

Angebrachte Kosten im CHP-Modus sind heute über $6000/kW. Langfristige Richtkosten für Wohnkraftstoffzellen sind $1500 pro Kilowatt. Abhängig von den Kosten der Wasserstoffquelle (wie Erdgas), könnte Elektrizität von einem System 2-kW an diesen Kosten Energie bei 8 bis 10 Cents pro KWH über der Lebenszeit der Kraftstoffzelle zur Verfügung stellen.