stringtranslate.com

Микрокомбинированное производство тепла и электроэнергии

Микрокомбинированная теплоэлектростанция ( микро-ТЭЦ , μТЭЦ или mТЭЦ) — это расширение идеи когенерации для одно-/многоквартирных домов или небольших офисных зданий в диапазоне мощностей до 50 кВт . [1] Обычными технологиями для производства тепла и электроэнергии в одном общем процессе являются, например, двигатели внутреннего сгорания , микрогазовые турбины , двигатели Стирлинга или топливные элементы .

Локальная генерация имеет потенциал более высокой эффективности, чем традиционные сетевые генераторы, поскольку в ней отсутствуют потери энергии в размере 8–10% при транспортировке электроэнергии на большие расстояния. Также в ней отсутствуют потери энергии в размере 10–15% при транспортировке тепла в тепловых сетях из-за разницы между носителем тепловой энергии (горячей водой) и более холодной внешней средой.

Наиболее распространенные системы используют природный газ в качестве основного источника энергии и выбрасывают углекислый газ ; тем не менее, эффективная эффективность производства тепла ТЭЦ намного выше, чем у конденсационного котла, что позволяет снизить выбросы и затраты на топливо.

Обзор

Система микро-ТЭЦ обычно содержит небольшой тепловой двигатель в качестве первичного двигателя, который используется для вращения генератора, который вырабатывает электроэнергию , одновременно используя отходящее тепло первичного двигателя для отопления помещений отдельного здания и обеспечения горячей бытовой водой . [2] В топливных элементах нет вращающегося оборудования, но стек топливных элементов и, где применимо, также реформер будут обеспечивать полезное тепло. Стек действительно генерирует энергию постоянного тока, которая преобразуется инвертором постоянного тока в переменный ток в сетевое напряжение. Микро-ТЭЦ определяется ЕС как менее 50 кВт выходной электрической мощности, [1] однако, другие имеют более строгие определения, вплоть до <5 кВтэ. [3]

Генератор микро-ТЭЦ может в первую очередь следовать спросу на тепло, поставляя электроэнергию в качестве побочного продукта, или может следовать спросу на электроэнергию, чтобы вырабатывать электроэнергию , с теплом в качестве побочного продукта. При использовании в первую очередь для отопления системы микро-ТЭЦ могут вырабатывать больше электроэнергии, чем требуется в данный момент; излишки затем подаются в сеть.

Целью когенерации является использование большего количества химической энергии в топливе. Причина использования систем ТЭЦ заключается в том, что крупные тепловые электростанции , которые вырабатывают электроэнергию путем сжигания топлива, производят от 40% до 60% низкотемпературного отработанного тепла , согласно теореме Карно . [4] Температура, производимая этим отработанным теплом (около 80 °C - 150 °C), позволяет использовать его для отопления помещений, поэтому в некоторых городских районах были установлены сети централизованного теплоснабжения. Тепловые сети имеют ограниченную протяженность, поскольку транспортировка тепла на большие расстояния неэкономична из-за потерь тепла в трубах, и оно не достигнет районов с низкой плотностью населения, или доходы на капитальные затраты снизятся. Там, где централизованное теплоснабжение невозможно из-за низкой плотности спроса на тепло или потому что местная коммунальная служба не инвестировала в дорогостоящие тепловые сети, эта тепловая энергия обычно теряется через градирни или сбрасывается в реки, озера или море.

Системы микро-ТЭЦ позволяют осуществлять высокоэффективную когенерацию с использованием отработанного тепла, даже если подаваемая тепловая нагрузка довольно низкая. Это позволяет использовать когенерацию за пределами населенных пунктов или даже если нет сети централизованного теплоснабжения. Эффективно производить электроэнергию вблизи места, где тепло также может быть использовано. Малые электростанции (μТЭЦ) располагаются в отдельных зданиях, где тепло может использоваться для поддержки системы отопления и пополнения резервуара горячей бытовой воды, тем самым экономя печное топливо или отопительный газ. Системы ТЭЦ способны увеличить общее использование энергии первичных источников энергии. Таким образом, ТЭЦ неуклонно набирает популярность во всех секторах энергетической экономики из-за роста стоимости электроэнергии и топлива, особенно ископаемого топлива, а также из-за экологических проблем, особенно изменения климата . [5]

На традиционной электростанции, поставляющей электроэнергию потребителям, около 34,4% первичной энергии входного топлива, такого как уголь , природный газ , уран , нефть , солнечная тепловая энергия или биомасса , достигает потребителя через электричество, [6] хотя эффективность может составлять 20% для очень старых установок и 45% для новых газовых установок. Напротив, система ТЭЦ преобразует 15%–42% первичного тепла в электричество, а большая часть оставшегося тепла улавливается для горячей воды или отопления помещений . В общей сложности более 90% тепла из первичного источника энергии (на основе LHV) может быть использовано, когда производство тепла не превышает тепловой спрос. [7] [8] [9] [10] [11]

Начиная с 2000 года, микро-ТЭЦ стали экономически эффективными на многих рынках по всему миру из-за роста цен на энергию. Развитие систем микро-ТЭЦ также было облегчено недавними технологическими разработками малых тепловых двигателей. Это включает в себя улучшенную производительность и экономическую эффективность топливных элементов , двигателей Стирлинга , паровых двигателей , газовых турбин , дизельных двигателей и двигателей Отто .

Комбинированные системы теплоснабжения и электроснабжения (ТЭЦ) для домов или небольших коммерческих зданий обычно работают на природном газе для производства электроэнергии и тепла. [12] Если нет доступа к сети природного газа, что, как правило, является самой дешевой альтернативой, альтернативой могут быть сжиженный нефтяной газ , сжиженный природный газ или топливо для отопления (дизельное топливо). Топливный элемент PEMFC mCHP работает при низких температурах (от 50 до 100 °C) и нуждается в водороде высокой чистоты. Он подвержен загрязнению; вносятся изменения для работы при более высоких температурах и улучшения в риформинге топлива. Топливный элемент SOFC mCHP работает при высокой температуре (от 500 до 1000 °C) и может хорошо работать с различными источниками топлива, но высокая температура требует дорогостоящих материалов для ее обработки; вносятся изменения для работы при более низкой температуре. Из-за более высокой температуры SOFC в целом имеет более длительное время запуска и нуждается в непрерывной выработке тепла даже в то время, когда нет тепловой нагрузки.

Системы ТЭЦ, связанные с абсорбционными охладителями, могут использовать отходящее тепло для охлаждения . [13]

В отчете Ecuity Consulting за 2013 год по Великобритании говорится, что MCHP является наиболее экономически эффективным методом использования газа для выработки энергии на бытовом уровне. [14] [15]

В обзоре отрасли топливных элементов за 2013 год указано, что в 2012 году микрокомбинированные системы производства тепла и электроэнергии на основе топливных элементов, составившие 64% мировых продаж, обогнали по объему продаж традиционные микро-ТЭЦ на основе двигателей. [16]

Технологии

Системы двигателей Micro-CHP в настоящее время основаны на нескольких различных технологиях: [17]

Топливо

Существует множество видов топлива и источников тепла, которые могут рассматриваться для микро-ТЭЦ. Свойства этих источников различаются с точки зрения стоимости системы, стоимости тепла, воздействия на окружающую среду, удобства, простоты транспортировки и хранения, обслуживания системы и срока службы системы. Некоторые из источников тепла и топлива, которые рассматриваются для использования с микро-ТЭЦ, включают: природный газ , сжиженный нефтяной газ , биомассу , растительное масло (например, рапсовое масло), древесный газ , солнечную тепловую энергию , а в последнее время также водород , а также многотопливные системы. Источники энергии с самыми низкими выбросами твердых частиц и чистого углекислого газа включают солнечную энергию, водород, биомассу (с двухступенчатой ​​газификацией в биогаз ) и природный газ. Благодаря высокой эффективности процесса ТЭЦ когенерация по-прежнему имеет более низкие выбросы углерода по сравнению с преобразованием энергии в котлах, работающих на ископаемом топливе, или тепловых электростанциях. [19] [20]

Большинство систем когенерации используют природный газ в качестве топлива, поскольку природный газ легко и чисто сгорает, может быть недорогим, доступен в большинстве регионов и легко транспортируется по трубопроводам, которые уже существуют в более чем 60 миллионах домов. [21]

Типы двигателей

Поршневые двигатели внутреннего сгорания являются наиболее популярным типом двигателя, используемого в системах микро-ТЭЦ. [12] Системы на основе поршневых двигателей внутреннего сгорания могут быть рассчитаны таким образом, чтобы двигатель работал на одной фиксированной скорости, что обычно приводит к более высокой электрической или общей эффективности. Однако, поскольку поршневые двигатели внутреннего сгорания обладают способностью модулировать свою выходную мощность, изменяя свою рабочую скорость и подачу топлива, системы микро-ТЭЦ на основе этих двигателей могут иметь различную электрическую и тепловую мощность, предназначенную для удовлетворения изменяющегося спроса. [22]

Природный газ подходит для двигателей внутреннего сгорания , таких как двигатель Отто и газотурбинные системы. Газовые турбины используются во многих небольших системах из-за их высокой эффективности, небольшого размера, чистого сгорания, долговечности и низких требований к обслуживанию. Газовые турбины, разработанные с фольговыми подшипниками и воздушным охлаждением, работают без смазочного масла или охлаждающих жидкостей. Отработанное тепло газовых турбин в основном находится в выхлопных газах, тогда как отработанное тепло поршневых двигателей внутреннего сгорания делится между выхлопными газами и системой охлаждения.

Внешние двигатели сгорания могут работать на любом высокотемпературном источнике тепла. К таким двигателям относятся двигатель Стирлинга , турбокомпрессор горячего «газа» и паровой двигатель . КПД обоих двигателей составляет 10–20%, и по состоянию на 2014 год небольшие партии находятся в производстве для продуктов микро-ТЭЦ.

Другие возможности включают органический цикл Ренкина , который работает при более низких температурах и давлениях, используя низкопотенциальные источники тепла. Основное преимущество этого заключается в том, что оборудование по сути является кондиционером или холодильным агрегатом, работающим как двигатель, в результате чего трубопроводы и другие компоненты не должны быть рассчитаны на экстремальные температуры и давления, что снижает стоимость и сложность. Электрическая эффективность страдает, но предполагается, что такая система будет использовать отходящее тепло или источник тепла, такой как дровяная печь или газовый котел, который в любом случае будет существовать для целей отопления помещений.

Будущее комбинированного производства тепла и электроэнергии, особенно для домов и малого бизнеса, будет по-прежнему зависеть от цен на топливо, включая природный газ. Поскольку цены на топливо продолжают расти, это сделает экономику более благоприятной для мер по энергосбережению и более эффективного использования энергии , включая ТЭЦ и микро-ТЭЦ.

Топливные элементы

Топливные элементы генерируют электричество и тепло в качестве побочного продукта. Преимущества стационарного применения топливных элементов по сравнению с Стирлинговым ТЭЦ заключаются в отсутствии движущихся частей, меньшем обслуживании и более тихой работе. Излишки электроэнергии можно вернуть в сеть. [23]

Топливные элементы PEMFC, работающие на природном газе или пропане, используют паровой реформер для преобразования метана в газообразном топливе в углекислый газ и водород; затем водород реагирует с кислородом в топливном элементе для производства электроэнергии. [24] Микро- ТЭЦ на основе топливных элементов PEMFC имеет электрический КПД 37% LHV и 33% HHV и эффективность рекуперации тепла 52% LHV и 47% HHV со сроком службы 40 000 часов или 4000 циклов запуска/остановки, что равно 10 годам использования. По оценкам, к концу 2014 года в Японии было установлено 138 000 систем ТЭЦ на топливных элементах мощностью менее 1 кВт. [17] Большинство этих систем ТЭЦ основаны на PEMFC (85%), а остальные представляют собой системы SOFC.

В 2013 году срок службы составил около 60 000 часов. Для топливных элементов PEM, которые отключаются ночью, это соответствует предполагаемому сроку службы от десяти до пятнадцати лет. [25]

Технические цели Министерства энергетики США (DOE) : 1–10 кВт комбинированных теплоэлектростанций для жилых домов, работающих на природном газе . [26]

1 Стандартный коммунальный природный газ поставляется при типичном давлении в распределительной линии жилых домов.
2 Регулируемая чистая/низшая теплотворная способность топлива переменного тока.
3 В расчет энергоэффективности ТЭЦ включается только тепло, доступное при температуре 80 °C или выше .
4 Стоимость включает материалы и затраты на рабочую силу для изготовления дымовой трубы, а также любые остатки оборудования, необходимые для работы дымовой трубы. Стоимость определена при производстве 50 000 единиц/год (250 МВт в модулях по 5 кВт).
5 На основе рабочего цикла, который будет опубликован в 2010 году.
6 Время до снижения чистой мощности >20%.

Термоэлектрики

Термоэлектрические генераторы, работающие на эффекте Зеебека, выглядят многообещающе из-за полного отсутствия движущихся частей. Однако эффективность является главной проблемой, поскольку большинство термоэлектрических устройств не достигают 5% эффективности даже при больших перепадах температур.

Солнечная микро-ТЭЦ

КПВТ

Это может быть достигнуто с помощью фотоэлектрического теплового гибридного солнечного коллектора , другой вариант - концентрированная фотоэлектрика и тепловая энергия ( CPVT ), также иногда называемая комбинированной солнечной теплоэлектростанцией ( CHAPS ), это технология когенерации , используемая в концентрированных фотоэлектрических системах, которые производят как электричество, так и тепло в одном модуле. Тепло может использоваться в централизованном отоплении , нагреве воды и кондиционировании воздуха , опреснении или технологическом тепле .

Системы CPVT в настоящее время производятся в Европе [27] , при этом компания Zenith Solar разрабатывает системы CPVT с заявленной эффективностью 72%. [28]

Компания Sopogy производит систему микроконцентрированной солнечной энергии (microCSP) на основе параболического желоба , которую можно устанавливать над зданиями или домами. Тепло можно использовать для нагрева воды или солнечного кондиционирования воздуха , также можно установить паровую турбину для производства электроэнергии.

ТЭЦ+PV

Недавнее развитие малогабаритных систем ТЭЦ предоставило возможность для внутреннего резервного питания фотоэлектрических (PV) массивов жилых зданий. [29] Результаты недавнего исследования показывают, что гибридная система PV+CHP не только имеет потенциал для радикального сокращения потерь энергии в существующих электрических и отопительных системах, но и позволяет увеличить долю солнечных фотоэлектрических систем примерно в пять раз. [29] В некоторых регионах для сокращения потерь от избыточного тепла был предложен абсорбционный чиллер для использования тепловой энергии, вырабатываемой ТЭЦ, для охлаждения системы PV-CHP. [30] Эти триген +PV системы имеют потенциал для экономии еще большего количества энергии.

Чистый замер

На сегодняшний день системы микро-ТЭЦ достигают большей части своей экономии и, таким образом, привлекательности для потребителей за счет стоимости электроэнергии, которая заменяется автоматически произведенной электроэнергией. Модель «генерировать и перепродавать» или чистого измерения поддерживает это, поскольку вырабатываемая дома энергия, превышающая мгновенные потребности дома, продается обратно электросети. Эта система эффективна, поскольку используемая энергия распределяется и используется мгновенно по электросети . Основные потери происходят при передаче от источника к потребителю, что обычно меньше потерь, возникающих при локальном хранении энергии или генерации энергии с эффективностью ниже пиковой системы микро-ТЭЦ. Таким образом, с чисто технической точки зрения динамическое управление спросом и чистое измерение очень эффективны.

Еще одним преимуществом чистого измерения является то, что его довольно легко настроить. Электросчетчик пользователя может легко регистрировать как выходящую, так и входящую в дом или бизнес электроэнергию. Для сети с относительно небольшим количеством пользователей микро-ТЭЦ не требуется вносить никаких изменений в конструкцию электросети. Кроме того, в Соединенных Штатах федеральные, а теперь и многие государственные правила требуют, чтобы операторы коммунальных услуг компенсировали любому, кто добавляет мощность в сеть. С точки зрения оператора сети, эти моменты представляют собой эксплуатационную и техническую, а также административную нагрузку. Как следствие, большинство операторов сетей компенсируют некоммунальным поставщикам электроэнергии ставку, меньшую или равную той, которую они взимают со своих клиентов. Хотя эта схема компенсации может показаться почти справедливой на первый взгляд, она представляет собой только экономию средств потребителя за счет не покупки коммунальной электроэнергии по сравнению с реальной стоимостью ее выработки и эксплуатации для оператора микро-ТЭЦ. Таким образом, с точки зрения операторов микро-ТЭЦ чистое измерение не является идеальным.

Хотя чистое измерение является очень эффективным механизмом использования избыточной энергии, вырабатываемой системой микро-ТЭЦ, у него есть недостатки: в то время как основным источником генерации в электросети является большой коммерческий генератор, генераторы чистого измерения «сливают» мощность в интеллектуальную сеть беспорядочным и непредсказуемым образом. Однако эффект незначителен, если есть только небольшой процент потребителей, генерирующих электроэнергию, и каждый из них генерирует относительно небольшое количество электроэнергии. При включении духовки или обогревателя из сети потребляется примерно столько же электроэнергии, сколько вырабатывает домашний генератор. Если процент домов с генерирующими системами становится большим, то влияние на сеть может стать значительным. Координация между генерирующими системами в домах и остальной частью сети может быть необходима для надежной работы и предотвращения повреждения сети.

Статус рынка

Япония

Самое крупное внедрение микро-ТЭЦ произошло в Японии в 2009 году, когда было установлено более 90 000 единиц, [17] при этом подавляющее большинство из них были типа Honda [31] «ECO-WILL». [32] Шесть японских энергетических компаний запустили продукт PEMFC / SOFC ENE FARM мощностью 300 Вт–1 кВт [33] [34] в 2009 году, с 3000 установленными единицами в 2008 году, целью производства в 150 000 единиц на 2009–2010 годы и целью в 2 500 000 единиц в 2030 году. [35] В 2012 году в рамках проекта Ene Farm было продано в общей сложности 20 000 единиц, что составляет, по оценкам, 50 000 установок PEMFC и до 5 000 установок SOFC. [36] На 2013 год предусмотрена государственная субсидия на 50 000 единиц. [25] Проект ENE FARM в 2014 году охватит 100 000 систем, в период 2012–2014 годов было установлено 34 213 PEMFC и 2 224 SOFC, 30 000 единиц на СПГ и 6 000 на СНГ . [37]

ЭКОВИЛЛ

Продаются различными газовыми компаниями и по состоянию на 2013 год установлены в 131 000 домов. Произведены Honda с использованием их одноцилиндрового двигателя EXlink, способного сжигать природный газ или пропан. Каждый блок вырабатывает 1 кВт электроэнергии и 2,8 кВт горячей воды. [38]

ПЕМФК

ТОТЭ

Южная Корея

В Южной Корее субсидии будут начинаться с 80 процентов от стоимости бытового топливного элемента. [49] Программа Renewable Portfolio Standard с сертификатами возобновляемой энергии действует с 2012 по 2022 год. [50] Системы квот благоприятствуют крупным вертикально интегрированным генераторам и многонациональным электросетям, хотя бы потому, что сертификаты, как правило, номинированы в единицах одного мегаватт-часа. Их также сложнее проектировать и внедрять, чем тариф Feed-in . [51] Около 350 жилых mCHP-блоков были установлены в 2012 году. [52]

Европа

Проект ene.field, реализуемый в рамках Седьмой рамочной программы совместного предприятия по производству топливных элементов и водорода, направлен на развертывание к 2017 году [59] до 1000 установок комбинированного производства тепла и электроэнергии на топливных элементах (микро-ТЭЦ) в 12 государствах-членах ЕС.

Швеция

Powercell Sweden — компания по производству топливных элементов, которая разрабатывает экологически чистые электрогенераторы с уникальной технологией топливных элементов и риформинга, подходящей как для существующих, так и для будущих видов топлива.

Германия

В Германии в 2015 году было установлено около 50 МВт mCHP до 50 кВт. [63] Правительство Германии предлагает крупные стимулы для CHP, включая рыночную премию за электроэнергию, вырабатываемую CHP, и инвестиционный бонус для микро-CHP-блоков. Немецкий испытательный проект Callux имеет 500 установок mCHP на ноябрь 2014 года. [37] Северный Рейн-Вестфалия запустила программу субсидий на 250 миллионов для до 50 кВт, которая продлится до 2017 года. [64]

ПЕМФК

ТОТЭ

Великобритания

По оценкам, по состоянию на 2002 год в Великобритании эксплуатировалось около 1000 систем микро-ТЭЦ. Это в основном Whispergen, использующие двигатели Стирлинга , и поршневые двигатели Senertec Dachs . Рынок поддерживается правительством посредством нормативной работы, а некоторые правительственные исследовательские деньги расходуются через Energy Saving Trust и Carbon Trust , которые являются государственными органами, поддерживающими энергоэффективность в Великобритании. [77] Начиная с 7 апреля 2005 года правительство Великобритании снизило НДС с 17,5% до 5% для систем микро-ТЭЦ, чтобы поддержать спрос на эту новую технологию за счет существующих, менее экологически чистых технологий. Из 24 миллионов домохозяйств в Великобритании, как полагают, от 14 до 18 миллионов подходят для микро-ТЭЦ. [78]

ПЕМФК

ТОТЭ

Дания

Датский проект mCHP 2007-2014 годов с 30 блоками реализуется на острове Лолланн и в западном городе Варде . [82] В настоящее время Дания является частью проекта Ene.field.

Нидерланды

Субсидирование микро-ТЭЦ было прекращено в 2012 году. [80] Для проверки влияния микро-ТЭЦ на интеллектуальную сеть в 2013 году на Амеланд будут установлены 45 блоков SOFC на природном газе (каждый мощностью 1,5 кВт·ч) от Republiq Power ( керамические топливные элементы ), которые будут функционировать как виртуальная электростанция . [83]

Соединенные Штаты

Федеральное правительство [ когда? ] предлагает 10% налоговую льготу для небольших коммерческих ТЭЦ и микро-ТЭЦ. [ нужна ссылка ]

В 2007 году американская компания «Climate Energy» из Массачусетса представила «Freewatt» [84] — микро-ТЭЦ-систему на базе двигателя Honda MCHP, объединенного с газовой печью (для систем с теплым воздухом) или котлом (для систем с гидроэнергией или принудительного нагрева горячей воды).

Freewatt больше не доступен для коммерческого использования (по крайней мере с 2014 года). В ходе испытаний было установлено, что он работает с эффективностью 23,4% для электроэнергии и 51% для рекуперации отработанного тепла. [85] [86]

Компания Marathon Engine Systems из Висконсина производит микро-ТЭЦ с переменной электрической и тепловой мощностью, называемую ecopower, с электрической мощностью 2,2-4,7 кВт. Экоэнергия была независимо измерена и работала с эффективностью рекуперации электроэнергии и отработанного тепла 24,4% и 70,1% соответственно. [85] [87]

Канада

В рамках пилотной программы, запланированной на середину 2009 года в канадской провинции Онтарио, система Freewatt предлагается застройщиком Eden Oak [89] при поддержке ECR International, [90] Enbridge Gas Distribution и National Grid . [91]

Исследовать

В настоящее время в Амеланде (Нидерланды) проводятся трехлетние полевые испытания HCNG до 2010 года, в ходе которых в местную распределительную сеть CNG добавляется 20% водорода , а в качестве приборов используются кухонные плиты , конденсационные котлы и микро-ТЭЦ-котлы. [92] [93]

Micro-CHP Accelerator, полевые испытания, проведенные между 2005 и 2008 годами, изучили производительность 87 двигателей Стирлинга и двигателей внутреннего сгорания в жилых домах Великобритании. Это исследование показало, что устройства привели к средней экономии углерода в размере 9% для домов с потребностью в отоплении более 54 ГДж/год. [94]

В документе ASME (Американского общества инженеров-механиков) полностью описаны эксплуатационные характеристики и опыт эксплуатации двух комбинированных теплоэлектростанций жилого размера, которые эксплуатировались с 1979 по 1995 год. [95]

Университет штата Орегон, финансируемый Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США - Energy (ARPA-e), протестировал самые современные микро-ТЭЦ-системы в Соединенных Штатах. Результаты показали, что номинально 1 кВт-э самая современная микро-ТЭЦ-система работала с электрической и общей эффективностью (на основе LHV) 23,4 и 74,4% соответственно. [86] Номинально 5 кВт-э самая современная система работала с электрической и общей эффективностью (на основе LHV) 24,4 и 94,5% соответственно. [87] Самый популярный домашний резервный генератор мощностью 7 кВт (не ТЭЦ) работал с электрической эффективностью (на основе LHV) 21,5%. Цена аварийного резервного генератора была на порядок ниже, чем у генератора мощностью 5 кВт, но прогнозируемый срок службы системы был более чем на 2 порядка ниже. Эти результаты показывают компромисс между эффективностью, стоимостью и долговечностью. [85]

Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-e) выделило 25 миллионов долларов на исследования mCHP в рамках программы GENerators for Small Electrical and Thermal Systems (GENSETS). [96] [97] Было отобрано 12 проектных групп для разработки технологии mCHP мощностью 1 кВт, которая может достичь 40% электрической эффективности, иметь 10-летний срок службы системы и стоить менее 3000 долларов.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "ДИРЕКТИВА 2012/27/ЕС об энергоэффективности, Статья 2(39)". eur-lex.europa.eu . 2012-10-25 . Получено 2017-08-11 .
  2. ^ Микрокогенерация — на пути к децентрализованным энергетическим системам | Мартин Пент | Springer. Springer. 2006. doi :10.1007/3-540-30821-0. ISBN 9783540255826.
  3. ^ De Paepe, Michel; D'Herdt, Peter; Mertens, David (2006-11-01). "Микро-ТЭЦ-системы для жилых помещений". Energy Conversion and Management . 47 (18): 3435–3446. Bibcode : 2006ECM....47.3435D. doi : 10.1016/j.enconman.2005.12.024.
  4. ^ Çengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2014-01-07). Термодинамика: инженерный подход (восьмое изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Education. ISBN 978-0073398174. OCLC  869741544.
  5. ^ Ноттер, Доминик А.; Куравелу, Катерина; Карахалиос, Теодорос; Далету, Мария К.; Хаберланд, Нара Тудела (2015). «Оценка жизненного цикла приложений PEM FC: электрическая мобильность и μ-CHP». Energy Environ. Sci . 8 (7): 1969–1985. doi :10.1039/C5EE01082A.
  6. ^ "State Electricity Profiles - Energy Information Administration". www.eia.gov . Получено 11 августа 2017 г.
  7. ^ Розато, А.; Сибилио, С. (2012-12-01). «Калибровка и проверка модели для моделирования тепловых и электрических характеристик микрокогенерационного устройства на базе двигателя внутреннего сгорания». Прикладная теплотехника . 45 : 79–98. Bibcode : 2012AppTE..45...79R. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2012.04.020.
  8. ^ Экспериментальное исследование жилых когенерационных устройств и калибровка моделей Приложения 42: отчет по Подзадаче B FC+COGEN-SIM, Моделирование интегрированных в здание топливных элементов и других когенерационных систем, Приложение 42 Международного энергетического агентства по энергосбережению в зданиях и общественных системах . Босолей-Моррисон, Ян., Арндт, Улли., Канада. Министерство природных ресурсов Канады., Программа МЭА по энергосбережению в зданиях и общественных системах. Приложение 42 — Моделирование интегрированных в здание топливных элементов и других когенерационных систем. [Оттава]: [Министерство природных ресурсов Канады]. 2007. ISBN 9780662475231. OCLC  226302449.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  9. ^ de Santoli, Livio; Basso, Gianluigi Lo; Albo, Angelo; Bruschi, Daniele; Nastasi, Benedetto (2015-12-01). "Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде и природном газе, работающий как микро-ТЭЦ для бытового использования: предварительный экспериментальный анализ энергетических характеристик и численное моделирование для оценки LCOE" (PDF) . Energy Procedia . 69-я конференция Итальянской ассоциации теплотехники, ATI 2014. 81 : 1077–1089. doi : 10.1016/j.egypro.2015.12.130 .
  10. ^ Розелли, Карло; Сассо, Маурицио; Сибилио, Серджио; Цшойчлер, Питер (01.04.2011). «Экспериментальный анализ микрокогенераторов на основе различных первичных двигателей». Энергия и здания . 43 (4): 796–804. Bibcode : 2011EneBu..43..796R. doi : 10.1016/j.enbuild.2010.11.021.
  11. ^ Томас, Бернд (март 2008 г.). «Сравнительное тестирование микро-ТЭЦ-блоков». Прикладная теплотехника . 28 (16): 2049–2054. Bibcode : 2008AppTE..28.2049T. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2008.03.010.
  12. ^ ab Angrisani, G.; Roselli, C.; Sasso, M. (2012-08-01). "Распределенные микротригенерационные системы". Progress in Energy and Combustion Science . 38 (4): 502–521. Bibcode :2012PECS...38..502A. doi :10.1016/j.pecs.2012.02.001.
  13. ^ История успеха Tri-Generation Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine
  14. ^ Роль микро-ТЭЦ в мире интеллектуальной энергетики Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine
  15. ^ Отчет о микро-ТЭЦ вызвал бурную дискуссию о будущем энергетики Великобритании. Архивировано 20 марта 2016 г. на Wayback Machine.
  16. ^ Обзор отрасли топливных элементов 2013 г. Архивировано 14 апреля 2016 г. на Wayback Machine
  17. ^ abc Ellamla HR; Staffell, I; Bujlo, P; Pollet, BG; Pasupathi, S (28 мая 2015 г.). «Текущее состояние систем комбинированного производства тепла и электроэнергии на основе топливных элементов для жилого сектора». Journal of Power Sources . 293 (C): 312–328. Bibcode :2015JPS...293..312E. doi :10.1016/j.jpowsour.2015.05.050. hdl : 10566/6642 .
  18. ^ Du, R.; Robertson, P. (2017). «Экономически эффективный инвертор, подключенный к сети, для микрокомбинированной системы теплоснабжения и электроснабжения» (PDF) . IEEE Transactions on Industrial Electronics . 64 (7): 5360–5367. doi :10.1109/TIE.2017.2677340. ISSN  0278-0046. S2CID  1042325.
  19. ^ Дорер, Виктор; Вебер, Андреас (2009-03-01). «Энергетический и углеродный след от микро-ТЭЦ-систем в жилых зданиях с разным уровнем энергопотребления». Журнал моделирования эксплуатационных характеристик зданий . 2 (1): 31–46. doi :10.1080/19401490802596435. ISSN  1940-1493. S2CID  109576810.
  20. ^ Дорер, Виктор; Вебер, Андреас (2009-03-01). «Оценка эффективности выбросов энергии и CO2 жилых микрокогенерационных систем с динамическими программами моделирования всего здания». Преобразование энергии и управление . 50 (3): 648–657. doi :10.1016/j.enconman.2008.10.012.
  21. ^ "Число потребителей природного газа в США". www.eia.gov . Получено 11 августа 2017 г.
  22. ^ "ecopower® Cogeneration by Marathon Engine Systems". www.marathonengine.com . Получено 11 августа 2017 г.
  23. ^ Интеграция микро-ТЭЦ на топливных элементах в сеть низкого напряжения: датский пример Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine
  24. ^ "Osaka Gas' топливная система обработки для ENE・FARM | бытовая система когенерации на полимерном электролитном топливном элементе (PEFC) | OSAKA GAS". Архивировано из оригинала 2016-01-16 . Получено 2015-08-14 .
  25. ^ ab Последние разработки в схеме Ene-Farm Архивировано 14 апреля 2016 г. на Wayback Machine
  26. ^ DOE Распределенные/стационарные системы топливных элементов Архивировано 6 ноября 2014 г. на Wayback Machine
  27. ^ Возобновляемая энергия мира. Исследователи изучают гибридную концентрированную солнечную энергетическую систему. Архивировано 20 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
  28. ^ "Zenith Solar Projects – Yavne". zenithsolar.com . 2011. Архивировано из оригинала 15 апреля 2011 г. Получено 14 мая 2011 г.
  29. ^ ab JM Pearce (2009). «Расширение проникновения фотоэлектричества с помощью распределенной генерации в жилых домах на основе гибридных солнечных фотоэлектрических систем + комбинированных систем выработки тепла и электроэнергии». Energy . 34 (11): 1947–1954. Bibcode :2009Ene....34.1947P. CiteSeerX 10.1.1.593.8182 . doi :10.1016/j.energy.2009.08.012. hdl :1974/5307. S2CID  109780285.  Значок открытого доступа
  30. ^ A. Nosrat; JM Pearce (2011). «Стратегия и модель диспетчеризации для гибридных фотоэлектрических и комбинированных систем отопления, охлаждения и электропитания». Applied Energy . 88 (9): 3270–3276. CiteSeerX 10.1.1.593.5625 . doi :10.1016/j.apenergy.2011.02.044. hdl :1974/6439. S2CID  110724813.  Значок открытого доступа
  31. ^ "Honda Worldwide | 17 июля 2007 г. "Компактная бытовая когенерационная установка Honda достигла совокупного объема продаж в 50 000 единиц в Японии"". World.honda.com. Архивировано из оригинала 15 июня 2012 г. Получено 12 июня 2012 г.
  32. ^ Микро-ТЭЦ в Японии
  33. ^ (на английском) Япония 2005-2008 mchp [ мертвая ссылка ]
  34. ^ FCgen-1030V3 Архивировано 7 июля 2011 г. на Wayback Machine
  35. ^ Запуск бытовых топливных элементов ENE FARM. Архивировано 16 июня 2012 г. на Wayback Machine.
  36. ↑ Совместная работа IEA CHP и DHC. Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine.
  37. ^ ab Enfarm enefield eneware Архивировано 15 февраля 2016 г. на Wayback Machine
  38. ^ "Honda Global | Honda Motor Co., Ltd". Архивировано из оригинала 2016-11-21 . Получено 2015-03-29 .
  39. ^ Запуск нового продукта на основе топливных элементов для дома «Ene-Farm», более доступного и простого в установке. Архивировано 10 июля 2014 г. на Wayback Machine.
  40. ↑ Характеристики бытового топливного элемента Panasonic. Архивировано 29 марта 2016 г. на Wayback Machine.
  41. ^ Nichigas Ene Farm Архивировано 9 ноября 2013 г. на Wayback Machine
  42. ^ Toshiba модернизирует топливный элемент для жилых домов «Ene Farm» Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine
  43. ^ Toshiba модернизирует топливный элемент для жилых домов «Ene Farm» Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine
  44. ↑ Последние новости номер 196, 2012 FCDIC Архивировано 5 марта 2016 года, на Wayback Machine
  45. ^ ENE-FARM Type S Архивировано 17 марта 2016 г. на Wayback Machine
  46. ^ Разработка SOFC для бытового использования [ постоянная неработающая ссылка ]
  47. ↑ Миура Архивировано 4 мая 2016 г. на Wayback Machine
  48. ^ Toto Ltd [ постоянная мертвая ссылка ]
  49. ↑ Южная Корея объявила о 80-процентной субсидии на отечественные топливные элементы. Архивировано 17 марта 2010 г. на Wayback Machine.
  50. ^ Состояние и перспективы НИОКР в области топливных элементов в Корее. Архивировано 5 декабря 2013 г. на Wayback Machine.
  51. ^ Механизмы политики в области возобновляемой энергии Пола Гипа Архивировано 10 мая 2012 г. в Wayback Machine (1,3 МБ)
    Лаубер, В. (2004). "REFIT и RPS: Варианты для гармонизированной структуры Сообщества", Энергетическая политика, том 32, выпуск 12, стр. 1405–1414.
    Лаубер, В. (2008). "Торговля сертификатами – часть решения или часть проблемы?" Люблянская конференция о будущем торговли выбросами парниковых газов в ЕС, март 2008 г. Зальцбург, Австрия: Университет Зальцбурга. Получено 16 марта 2009 г. на сайте: www.uni-salzburg.at/politikwissenschaft/lauber
  52. ^ Обзор отрасли топливных элементов 2012 г. Архивировано 1 июля 2016 г. на Wayback Machine
  53. ^ GS Fuelcell Co., Ltd Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine
  54. ↑ FuelCell Power Архивировано 7 июля 2014 г. на Wayback Machine
  55. ↑ Hyundai Hysco Архивировано 31 января 2015 г. на Wayback Machine
  56. ^ 1 кВт низкотемпературная система PEMFC компании Hyosung. Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine.
  57. ↑ Kepri Архивировано 9 июля 2015 г. на Wayback Machine
  58. ^ 2009-Начальная стадия коммерциализации бытовых топливных элементов в Корее Архивировано 4 марта 2016 г., на Wayback Machine
  59. ^ 5-я генеральная ассамблея заинтересованных сторон FCH JU Архивировано 10 ноября 2013 г. на Wayback Machine
  60. ^ ene.field Архивировано 2 октября 2016 г. на Wayback Machine
  61. ^ Общеевропейские полевые испытания микро-ТЭЦ на топливных элементах для жилых домов. Архивировано 9 ноября 2016 г. на Wayback Machine.
  62. ^ ene.field Грант № 303462 Архивировано 10 ноября 2013 г. на Wayback Machine
  63. ^ BAFA: Официальная статистика по вводимым в эксплуатацию ТЭЦ за год, загружено 2016-03-12 [ постоянная неработающая ссылка ]
  64. ^ Правительство Северного Рейна-Вестфалии запускает капитальные субсидии для микро-ТЭЦ Архивировано 9 ноября 2013 г., на Wayback Machine
  65. ↑ Номер 211-2013 FDIC -Viesmann-Panasonic Архивировано 6 октября 2014 г. на Wayback Machine
  66. ^ Элкоре – Элкомакс
  67. ^ Управление стоимостью бытовых топливных элементов Архивировано 6 апреля 2016 г. на Wayback Machine
  68. ↑ Тропический Архивировано 4 апреля 2016 г. на Wayback Machine
  69. ^ Внутренние
  70. ↑ ZBT Архивировано 27 марта 2016 г. на Wayback Machine
  71. ^ Полевые испытания микро-ТЭЦ на твердооксидных топливных элементах. Архивировано 6 октября 2014 г. на Wayback Machine.
  72. ↑ Керамические топливные элементы. Архивировано 29 июня 2016 г. на Wayback Machine.
  73. ↑ Sunfire Архивировано 28 ноября 2016 г. на Wayback Machine
  74. ^ Энергоцентр Buderus Logapower FC10 обеспечивает как тепло, так и электроэнергию. Архивировано 9 февраля 2015 г., на Wayback Machine.
  75. ↑ Hexis Архивировано 20 мая 2016 г. на Wayback Machine
  76. ↑ Viessmann объявила о двух отдельных сделках с Hexis Архивировано 18 марта 2016 г. на Wayback Machine
  77. ^ CHP–Бум микрогенерации? Архивировано 6 января 2009 г., на Wayback Machine
  78. ^ Роль микро-ТЭЦ в мире интеллектуальной энергетики = март 2013 г. Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine
  79. ^ BAXI-Innotech Архивировано 5 февраля 2015 г. на Wayback Machine
  80. ^ ab Micro-CHP Япония продолжает лидировать, поскольку появляются установки на топливных элементах Архивировано 11 января 2016 г., на Wayback Machine
  81. ^ .Ceres Power подписывает соглашение о сборке топливных элементов CHP с Daalderop. Архивировано 20 марта 2016 г. на Wayback Machine.
  82. ^ Демонстрация микро-ТЭЦ на основе датских топливных элементов. Архивировано 6 ноября 2014 г. на Wayback Machine.
  83. ^ "Methaanbrandstoffen op Ameland" (PDF) (на голландском языке). Архивировано из оригинала (PDF) 1 ноября 2013 г.
  84. ^ Анализ данных, собранных для системы Freewatt microCHP в Сиракузах, штат Нью-Йорк. Архивировано 2 апреля 2015 г. на Wayback Machine.
  85. ^ abc Taie, Z., Hagen, C. (2016). ARPA-e Final Scientific/Technical Report - Home Generator Benchmarking Program. Университет штата Орегон. Бенд, Орегон.
  86. ^ ab Taie, Zachary; West, Brian; Szybist, James; Edwards, Dean; Thomas, John; Huff, Shean; Vishwanathan, Gokul; Hagen, Christopher (2018-06-15). «Подробное термодинамическое исследование микро-ТЭЦ-генератора мощностью 1 кВт, работающего на ICE и работающего на природном газе». Energy Conversion and Management . 166 : 663–673. Bibcode : 2018ECM...166..663T. doi : 10.1016/j.enconman.2018.04.077 . ISSN  0196-8904. OSTI  1436052. S2CID  102973318.
  87. ^ ab Taie, Zachary; Hagen, Christopher (2019-01-15). "Экспериментальный термодинамический анализ первого и второго законов микро-ТЭЦ-генератора с переменной выходной мощностью 1–4,5 кВтэ, работающего на природном газе, с приводом от ДВС". Energy Conversion and Management . 180 : 292–301. Bibcode : 2019ECM...180..292T. doi : 10.1016/j.enconman.2018.10.075 . ISSN  0196-8904. S2CID  102511621.
  88. ↑ Hyteon Архивировано 3 марта 2016 г. на Wayback Machine
  89. ^ «Новые дома и впечатляющие сообщества в Южном Онтарио».
  90. ^ «ECR International | Семейство брендов в сфере отопления и охлаждения».
  91. ^ "Огромная экономия, заявленная новой системой". Toronto Star . 20 сентября 2008 г. Архивировано из оригинала 2015-04-02 . Получено 2015-03-29 .
  92. ↑ Micro-CHP Архивировано 27 февраля 2012 г. на Wayback Machine
  93. ^ Полевые испытания на Амеланде
  94. ^ Carbon Trust (2011). Ускоритель микро-ТЭЦ (PDF) (Отчет).
  95. ^ Фредерик Р. Росс: ОПЫТ РАБОТЫ С РАННИМИ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ СИСТЕМАМИ ГЕНЕРАЦИИ Архивировано 14 марта 2016 г. в Wayback Machine , Труды IJPC-2003 2003 Международная объединенная энергетическая конференция, статья IJPGC2003-40192
  96. ^ "ГЕНЕРАТОРЫ". АРПА-э . Проверено 11 августа 2017 г.
  97. ^ "ДЕПАРТАМЕНТ ЭНЕРГЕТИКИ ОБЪЯВЛЯЕТ О 18 НОВЫХ ПРОЕКТАХ ПО УСКОРЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ЖИЛОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И РАЗВИТИЯ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КУЛЬТУР". ARPA-e . Получено 11 августа 2017 г.

Внешние ссылки