Pila de combustible:

Pila de combustible: Calor y energía combinados (CHP)

Convierte la energía del hidrógeno en energía eléctrica sin la necesidad de la combustión.

El calor y los sistemas eléctricos combinados (CHP) describe un grupo de tecnologías que produzcan electricidad y la calienten. Los acercamientos convencionales incluyen, por ejemplo, un motor diesel con la recuperación de calor residual. Sin embargo, más nuevas, más ambientales tecnologías son el convertirse rápido. Unidades más pequeñas de CHP establecidas al un edificio o un hogar y usar el calor residual de generar electricidad serán más eficientes que generando electricidad en una planta central donde están altas las pérdidas y el calor residual no puede ser utilizado. Producir electricidad en su propio hogar puede no ser ése lejano.

La tecnología de la pila de combustible está en el revelado que podría permitir que una pila de combustible pecho-clasificada congelador accione un hogar entero. Las pilas de combustible producen electricidad con una reacción química algo que quemando el combustible, y por lo tanto tienen emisiones muy bajas. En aplicaciones residenciales, se espera que las pilas de combustible compitan eventual con la producción eléctrica actual, dependiendo de costes de gas natural y de electricidad en una región dada.

Mientras que las pilas de combustible no son todavía disponibles en el comercio para el uso residencial, están disponibles para la producción de energía en grande, y pueden ser disponibles en el comercio para el uso residencial en el plazo de los cinco años próximos.

Una pila de combustible es un dispositivo que convierte la energía del combustible en energía eléctrica sin la necesidad de la combustión. Una central eléctrica convencional produce electricidad quemando un combustible fósil que gire un generador. Las pilas de combustible producen electricidad usando el hidrógeno en un proceso químico, de una manera similar como batería. Puesto que el hidrógeno casi siempre se encuentra combinado con otros elementos, los combustibles tales como gas natural, metano, propano, etanol, gasolina, u otros combustibles se utilizan para extraer el hidrógeno para el uso en la pila de combustible. Cuando los combustibles fósiles se utilizan para producir el hidrógeno, otros subproductos se producen, por ejemplo el CO2 y en algunos casos las pequeñas cantidades de NOx, de SOx, y de materia de partículas. Estos subproductos son mucho menos que ésos producidos quemando estos combustibles para producir electricidad. Las pilas de combustible son mucho menos contaminación y alrededor dos veces más eficientes que la producción de electricidad típica de la vapor-turbina. Una vez que se obtiene el hidrógeno, subproductos de las pilas de combustible los únicos son calor y agua.

Una pila de combustible consiste en dos electrodos separados por una membrana. El hidrógeno pasa sobre un electrodo y oxígeno sobre el otro. La superficie del electrodo tiene un catalizador que parta el gas de hidrógeno en los protones y los electrones. Los protones pueden pasar solamente a través de la membrana y reaccionar con el oxígeno y los electrones en el otro lado para hacer el agua. Los electrones no pueden pasar con la electricidad de la membrana y, en curso de desviar la membrana, del producto para el uso en el hogar.

Un prototipo residencial de la pila de combustible de 5 a 7 kilovatios está sobre el tamaño de un pecho del congelador y puede proporcionar suficiente electricidad para un hogar típico de 2.000 pies cuadrados. El calor residual de la pila de combustible se podía utilizar para producir la agua caliente o el calor de espacio para un hogar, de tal modo aumentando la eficacia total del sistema de la pila de combustible.

Las pilas de combustible no sólo ofrecen medios eficientes de generar electricidad de los combustibles fósiles, pero también tienen emisiones muy bajas. El hasta de 70 por ciento una energía obtenida del combustible se puede convertir a la energía eléctrica usable y al calor (comparados con el cerca de 35 por ciento de una central eléctrica central).

Los sistemas de calor y de la energía combinados (CHP) instalados en el hogar, están basados en pilas de combustible o un motor recíproco típico, son más eficientes que generando electricidad y transmitiéndola al hogar. Cuando el calor residual se utiliza en el hogar, la eficacia del sistema se levanta a excesivo dos veces el de centrales eléctricas centrales. Este aumento de la eficacia da lugar a costos más bajos para la energía. Cuanto mayor es la cantidad del calor residual que puede ser utilizado, más ahorro en costes será observado.

El calor y los sistemas eléctricos combinados de la pila de combustible tienen un funcionamiento ambiental mejorado puesto que la tecnología confía en reacciones químicas algo que la combustión. La reacción química produce el dióxido de carbono que es un agente contaminador del gas de efecto invernadero, pero en cantidades más bajas que la combustión con su ineficacia. Además, los agentes contaminadores típicos s lanzados en el proceso de la combustión se eliminan en la operación de la pila de combustible. Otras ventajas ambientales incluyen una eficacia más alta dando por resultado un uso más bajo del combustible, una contaminación de ruido más baja, y menos agua y utilización del suelo típica de las plantas centrales de la generación. Y una ventaja ambiental asociada puede ser el agua pura que se produce en el proceso químico de la pila de combustible al producir electricidad.

Las pilas de combustible son actual costosas; los sistemas residencial-clasificados están en el revelado y no disponible en el comercio. Los ensayos residenciales están en curso por algunos fabricantes. El funcionamiento de largo plazo y los requisitos y los procedimientos estandardizados de mantenimiento todavía no se establecen. Actual, un reacondicionamiento substancial de la pila de combustible se requiere tan a menudo como cada cinco años.

Los costes iniciales para la pila de combustible combinada calientan y los sistemas eléctricos son altos y centrados en el mercado superior de la energía. Este mercado tiende a pagar más la energía basada en otras cualidades tales como confiabilidad, reducción del nivel de ruidos, problemas imprevistos más bajos del mantenimiento, o ventajas ambientales asociadas.

Los costes operacionales para los sistemas de la generación de la pila de combustible son relacionados en la eficacia del sistema. Las curvas abajo muestran el coste de electricidad para diversas pilas de combustible de la eficacia concerniente a los costes del gas natural. Por ejemplo, una pila de combustible el 50% eficiente producirá electricidad aproximadamente 5 centavos/KVH si el coste del gas natural es 70 centavos por therm. Este coste no incluye el precio de compra de la pila de combustible. Además el mantenimiento de la pila de combustible es muy alto con tecnología actual.

El código eléctrico nacional (NEC) y los códigos nacionales de la asociación de la protección contra (NFPA) los incendios se aplicarán a las pilas de combustible usadas para las aplicaciones residenciales. Las regulaciones referentes a la interconexión de las pilas de combustible con el sistema eléctrico del hogar se están desarrollando, pero todavía no se estandardizan.

Los costes operacionales para los sistemas de la generación de la pila de combustible son relacionados en la eficacia del sistema. Las curvas abajo muestran el coste de electricidad para diversas pilas de combustible de la eficacia concerniente a los costes del gas natural. Por ejemplo, una pila de combustible el 50% eficiente producirá electricidad aproximadamente 5 centavos/KVH si el coste del gas natural es 70 centavos por therm. Este coste no incluye el precio de compra de la pila de combustible. Además el mantenimiento de la pila de combustible es muy alto con tecnología actual.

Cuando las pilas de combustible residenciales están disponibles, pueden ser instaladas en sótanos o exterior. Las conexiones para una línea de gas de combustible y una fuente eléctrica al hogar serán necesarias. Al usar un combustible con excepción del hidrógeno puro, un respiradero del extractor será requerido. Algunas pilas de combustible requerirán un dren para exceso del agua. Otros diseños de la pila de combustible utilizarán toda la agua producida por la pila de combustible interno. El calor residual de la pila de combustible se puede utilizar para la producción de la agua caliente o expresar simplemente al aire libre.

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Las pilas de combustible, cuando están utilizadas para generar electricidad mientras que utilizan el calor residual, son un suministro de energía muy limpio y eficiente para el hogar, especialmente cuando están comparadas a otros métodos de producción de energía combustible fósiles. Con las pilas de combustible, los fallos eléctricos eléctricos weather-related serán disminuidos. El uso extenso de las pilas de combustible puede disminuir la necesidad de centrales eléctricas centrales grandes, especialmente a medida que las comunidades continúan crecer.

Los costes instalados en modo de CHP están hoy sobre $6000/kW. El coste de meta de largo plazo para las pilas de combustible residenciales es $1500 por el kilovatio. Dependiendo del coste de la fuente del hidrógeno (tal como gas natural), la electricidad de un sistema 2-kW en este coste podría proporcionar energía en 8 a 10 centavos por la KVH sobre el curso de la vida de la pila de combustible.