stringtranslate.com

Микрокомбинированное тепло и электроэнергия

Микрокомбинированное производство тепла и электроэнергии , микро-ТЭЦ , микроТЭЦ или мТЭЦ — это расширение идеи когенерации для дома на одну или несколько семей или небольшого офисного здания в диапазоне мощности до 50 кВт . [1] Обычными технологиями производства тепла и электроэнергии в одном общем процессе являются, например, двигатели внутреннего сгорания , микрогазовые турбины , двигатели Стирлинга или топливные элементы .

Местная генерация имеет потенциал более высокой эффективности, чем традиционные сетевые генераторы, поскольку ей не хватает 8-10% потерь энергии при транспортировке электроэнергии на большие расстояния. В нем также отсутствуют 10–15%-ные потери энергии при транспортировке тепла в тепловых сетях из-за разницы теплоносителя (горячей воды) и более холодной внешней среды.

Наиболее распространенные системы используют природный газ в качестве основного источника энергии и выделяют углекислый газ ; тем не менее, эффективная эффективность производства тепла на 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, используемый для вращения генератора, который обеспечивает электроэнергию , одновременно используя отходящее тепло первичного двигателя для отопления помещений отдельного здания и обеспечения горячей бытовой водой . [2] В топливных элементах нет вращающихся механизмов, но блок топливных элементов и, где это применимо, также риформер будут обеспечивать полезное тепло. Стек генерирует мощность постоянного тока, которая преобразуется инвертором постоянного/переменного тока в сетевое напряжение. В ЕС микро-ТЭЦ определяется как выходная электрическая мощность менее 50 кВт, [1] однако другие страны имеют более строгие определения, вплоть до <5 кВтэ. [3]

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

Цель когенерации – максимально эффективно использовать химическую энергию топлива. Причина использования систем ТЭЦ заключается в том, что крупные тепловые электростанции , которые генерируют электроэнергию путем сжигания топлива, производят от 40% до 60% низкотемпературного отходящего тепла в соответствии с теоремой Карно . [4] Температура, выделяемая этим отходящим теплом (около 80–150 °C), позволяет использовать его для отопления помещений, поэтому в некоторых городских районах были установлены сети централизованного теплоснабжения. Тепловые сети имеют ограниченную протяженность, так как транспортировать тепло на большие расстояния нерентабельно из-за потерь тепла в трубах и оно не достигнет территорий с низкой плотностью населения, иначе доходы на капитальные затраты снизятся . Там, где централизованное теплоснабжение невозможно из-за низкой плотности спроса на тепло или потому, что местное коммунальное предприятие не инвестировало в дорогостоящие тепловые сети, эта тепловая энергия обычно теряется через градирни или сбрасывается в реки, озера или море.

Системы микро-ТЭЦ обеспечивают высокоэффективную когенерацию при использовании отходящего тепла, даже если подаваемая тепловая нагрузка довольно низкая. Это позволяет использовать когенерацию за пределами населенных пунктов или даже при отсутствии сети централизованного теплоснабжения. Эффективно производить электроэнергию рядом с местом, где также можно использовать тепло. Малые электростанции (мкТЭЦ) расположены в отдельных зданиях, где тепло можно использовать для поддержания системы отопления и пополнения резервуара для горячей бытовой воды, тем самым экономя мазут 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 увеличения стоимости электроэнергии и топлива, особенно ископаемого топлива, а также из-за экологических проблем, особенно изменения климата . [5]

На традиционной электростанции , доставляющей электроэнергию потребителям, около 34,4% первичной энергии входного топлива, такого как уголь , природный газ , уран , нефть , солнечная энергия или биомасса , достигает потребителя через электричество, [6] хотя КПД может составлять 20% для очень старых станций и 45% для новых газовых станций. Напротив, система ТЭЦ преобразует 15–42% первичного тепла в электричество, а большая часть оставшегося тепла используется для горячего водоснабжения или отопления помещений . В общей сложности более 90% тепла от первичного источника энергии (на базе LHV) может быть использовано, если производство тепла не превышает тепловую потребность. [7] [8] [9] [10] [11]

После 2000 года микро-ТЭЦ стали экономически эффективными на многих рынках мира из-за роста цен на электроэнергию. Развитию систем микро-ТЭЦ также способствовали недавние технологические разработки малых тепловых двигателей. Это включает в себя повышение производительности и экономической эффективности топливных элементов , двигателей Стирлинга , паровых двигателей , газовых турбин , дизельных двигателей и двигателей Отто .

Системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) для домов или небольших коммерческих зданий обычно работают на природном газе для производства электроэнергии и тепла. [12] Если доступ к сети природного газа отсутствует, что, как правило, является самой дешевой альтернативой, альтернативой может 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 требует водорода высокой чистоты. Он склонен к загрязнению; внесены изменения для работы при более высоких температурах и усовершенствована установка для реформинга топлива. Топливный элемент ТОТЭ mCHP работает при высокой температуре (от 500 до 1000 ° C) и может хорошо работать с различными источниками топлива, но для работы с высокой температурой требуются дорогие материалы; внесены изменения для работы при более низкой температуре. Из-за более высокой температуры ТОТЭ, как правило, имеет более длительное время запуска и требует постоянной тепловой мощности даже в периоды отсутствия тепловой нагрузки.

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

В отчете британской компании Ecuity Consulting за 2013 год говорится, что MCHP является наиболее экономически эффективным методом использования газа для производства энергии на внутреннем уровне. [14] [15]

В обзоре индустрии топливных элементов в 2013 году было указано, что с 64% мировых продаж микрокомбинированные системы производства тепла и электроэнергии на топливных элементах обогнали по продажам традиционные микро-ТЭЦ на базе двигателя в 2012 году. [16]

Технологии

Системы двигателей микро-ТЭЦ в настоящее время основаны на нескольких различных технологиях: [17]

Топливо

Существует множество типов топлива и источников тепла, которые можно рассмотреть 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 на микро-ТЭЦ, включают: природный газ , сжиженный нефтяной газ , биомассу , растительное масло (например, рапсовое масло), древесный газ , солнечную энергию , а в последнее время также водород , а также мульти- топливные системы. К источникам энергии с наименьшими выбросами твердых частиц и чистого углекислого газа относятся солнечная энергия, водород, биомасса (с двухступенчатой ​​газификацией в биогаз ) и природный газ. Благодаря высокой эффективности процесса ТЭЦ, когенерация имеет более низкие выбросы углерода по сравнению с преобразованием энергии в котлах, работающих на ископаемом топливе, или тепловых электростанциях. [19] [20]

В большинстве когенерационных систем в качестве топлива используется природный газ, поскольку природный газ легко и чисто сгорает, он 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 двигателей, используемых в системах микро-ТЭЦ. [12] Системы на основе поршневых двигателей внутреннего сгорания могут иметь такие размеры, чтобы двигатель работал на одной фиксированной скорости, что обычно приводит к более высокому электрическому или общему КПД. Однако, поскольку поршневые двигатели внутреннего сгорания имеют возможность модулировать свою выходную мощность путем изменения рабочей скорости и расхода топлива, системы микро-ТЭЦ на основе этих двигателей могут иметь различную электрическую и тепловую мощность, предназначенную для удовлетворения меняющегося 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 техническому обслуживанию. Газовые турбины с фольгированными подшипниками и воздушным охлаждением работают без смазочного масла и охлаждающих жидкостей. Отходящее тепло газовых турбин в основном находится в выхлопных газах, тогда как отходящее тепло поршневых двигателей внутреннего сгорания распределяется между выхлопными газами и системой охлаждения.

Двигатели внешнего сгорания могут работать на любом высокотемпературном источнике тепла. К этим двигателям относятся двигатель Стирлинга , турбокомпрессор на горячем «газе» и паровой двигатель . КПД обоих варьируется от 10% до 20%, и по состоянию на 2014 год производятся небольшие количества продукции микро-ТЭЦ.

Другие возможности включают органический цикл Ренкина , который работает при более низких температурах и давлениях с использованием низкопотенциальных источников тепла. Основным преимуществом этого является то, что оборудование по сути представляет собой установку кондиционирования или охлаждения, работающую как двигатель, при этом 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 отопления помещений.

Будущее комбинированного производства тепла и электроэнергии, особенно для домов и малых предприятий, по-прежнему будет 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 эффективному использованию энергии , включая ТЭЦ и микро-ТЭЦ.

Топливные элементы

Топливные элементы генерируют электроэнергию и тепло в качестве побочного продукта. Преимущества стационарных топливных элементов перед ТЭЦ Стирлинга заключаются в отсутствии движущихся частей, меньшем объеме технического обслуживания и более тихой работе. Излишки электроэнергии можно вернуть обратно в сеть. [23]

Топливные элементы PEMFC, работающие на природном газе или пропане, используют установку парового риформинга для преобразования метана в подаваемом газе в диоксид углерода и водород; затем водород вступает в реакцию с кислородом в топливном элементе для производства электроэнергии. [24] Микро -ТЭЦ на базе топливных элементов PEMFC имеет электрический КПД 37% НТС и 33% ВТС , а также эффективность рекуперации тепла 52% НТС и 47% ВТС со сроком службы 40 000 часов или 4000 циклов пуска/останова, что соответствует 10-летнему использованию. По оценкам, к концу 2014 года в Японии было установлено 138 000 систем ТЭЦ на топливных элементах мощностью ниже 1 кВт. [17] Большинство этих систем ТЭЦ основаны на PEMFC (85%), а остальные - системы ТОТЭ.

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

Технические цели Министерства энергетики США (DOE) : бытовые комбинированные теплоэнергетические элементы мощностью 1–10 кВт, работающие на природном газе . [26]

1 Стандартный природный газ, подаваемый при типичном давлении в распределительной сети жилого дома.
2 Регулируемая чистая/нижняя теплота сгорания топлива переменного тока.
3 В расчет энергоэффективности ТЭЦ включается только тепло, доступное при температуре 80 °C или выше .
4 Стоимость включает затраты на материалы и рабочую силу для производства штабеля, а также любые остатки оборудования, необходимые для эксплуатации штабеля. Стоимость определена при объеме производства 50 000 единиц в год (250 МВт в модулях по 5 кВт).
5 На основе рабочего цикла, который будет выпущен в 2010 году.
6 Время до снижения полезной мощности >20%.

Термоэлектрики

Термоэлектрические генераторы, работающие на эффекте Зеебека, перспективны из-за полного отсутствия движущихся частей. Однако эффективность является основной проблемой, поскольку большинству термоэлектрических устройств не удается достичь эффективности 5% даже при большой разнице температур.

Солнечная микро-ТЭЦ

КПВТ

Этого можно достичь с помощью фотоэлектрического теплового гибридного солнечного коллектора . Другой вариант — концентрированная фотоэлектрическая и тепловая энергия ( CPVT ), также иногда называемая комбинированной солнечной энергией и теплом ( CHAPS ), представляет собой технологию когенерации , используемую в концентрированных фотоэлектрических системах, которые производят как электричество, так и тепло в тот же модуль. Тепло может использоваться для централизованного теплоснабжения , нагрева воды и кондиционирования воздуха , опреснения или технологического тепла .

Системы CPVT в настоящее время производятся в Европе, [27] компания Zenith Solar разрабатывает системы CPVT с заявленным КПД 72%. [28]

Sopogy производит систему микроконцентрированной солнечной энергии (microCSP) на основе параболического желоба , которую можно устанавливать над зданием или жилым домом, тепло можно использовать для нагрева воды или солнечного кондиционирования воздуха , а также можно установить паровую турбину для производства электроэнергии.

ТЭЦ+PV

Недавняя разработка малых ТЭЦ предоставила возможность внутреннего резервного питания фотоэлектрических (PV) батарей в жилых домах. [29] Результаты недавнего исследования показывают, что гибридная система PV+CHP не только потенциально может радикально сократить потери энергии в существующих электрических и отопительных системах, но также позволяет увеличить долю солнечных фотоэлектрических систем примерно на фактор пять. [29] В некоторых регионах, чтобы сократить отходы от избыточного тепла, было предложено использовать абсорбционный охладитель, использующий тепловую энергию, производимую ТЭЦ, для охлаждения фотоэлектрической ТЭЦ-системы. [30] Эти триген + фотоэлектрические системы потенциально могут сэкономить еще больше энергии.

Чистый учет

На сегодняшний день системы микро-ТЭЦ достигают большей части своей экономии и, следовательно, привлекательности для потребителей за счет стоимости электрической энергии, которая заменяется электроэнергией, производимой собственными силами. Этому способствует модель «генерация и перепродажа», или модель чистого измерения , поскольку генерируемая дома электроэнергия, превышающая мгновенные домашние потребности, продается обратно электроэнергетической компании. Эта система эффективна, поскольку используемая энергия распределяется и используется мгновенно по электрической сети . Основные потери связаны с передачей энергии от источника к потребителю, которая, как правило, будет меньше, чем потери, возникающие при локальном хранении энергии или выработке электроэнергии с эффективностью, меньшей, чем пиковая эффективность системы микро-ТЭЦ. Таким образом, с чисто технической точки зрения динамическое управление спросом и чистый учет очень эффективны.

Еще одним преимуществом чистого измерения является то, что его довольно легко настроить. Электрический счетчик пользователя может легко регистрировать электрическую энергию, поступающую и поступающую в дом или на работу. Для сети с относительно небольшим количеством пользователей микро-ТЭЦ не требуется вносить никаких изменений в конструкцию электрической сети. Кроме того, в Соединенных Штатах федеральные, а теперь и многие государственные правила требуют, чтобы операторы коммунальных предприятий выплачивали компенсацию любому, кто добавляет электроэнергию в сеть. С точки зрения оператора сети, эти точки представляют собой операционное, техническое и административное бремя. Как следствие, большинство сетевых операторов выплачивают компенсацию неэнергетическим поставщикам электроэнергии по ставке, меньшей или равной ставке, которую они взимают со своих потребителей. Хотя на первый взгляд эта схема компенсации может показаться почти справедливой, она представляет собой лишь экономию потребителей от отказа от покупки коммунальной электроэнергии по сравнению с реальными затратами на выработку и эксплуатацию для оператора микро-ТЭЦ. Таким образом, с точки зрения операторов микро-ТЭЦ, чистый учет не является идеальным.

Хотя чистый учет является очень эффективным механизмом использования избыточной энергии, генерируемой системой микро-ТЭЦ, у него есть недостатки: хотя основным источником генерации в электрической сети является крупный коммерческий генератор, генераторы чистого учета «растрачивают» электроэнергию на интеллектуальная сеть бессистемным и непредсказуемым образом. Однако эффект незначителен, если имеется лишь небольшой процент потребителей, генерирующих электроэнергию, и каждый из них производит относительно небольшое количество электроэнергии. При включении духовки или обогревателя из сети потребляется примерно такое же количество электроэнергии, которое выдает домашний генератор. Если процент домов с генерирующими системами станет 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

Крупнейшее внедрение микро-ТЭЦ произошло в Японии в 2009 году, где было установлено более 90 000 единиц [17] , причем подавляющее большинство из них относятся к типу 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, производственным планом в 150 000 единиц на 2009–2010 годы и целевым показателем 2 500 000 единиц в 2030 году. [35] В 2012 году всего в рамках проекта Ene Farm было продано 20 000 единиц, что в общей сложности составило 50 000 установок PEMFC и до 5 000 установок SOFC. [36] На 2013 год предусмотрена государственная субсидия на 50 000 единиц. [25] В 2014 году в рамках проекта ENE FARM будет передано 100 000 систем, в период 2012–2014 годов было установлено 34 213 PEMFC и 2 224 SOFC, 30 000 установок на СПГ и 6 000 на СНГ . [37]

ЭКОВИЛЛ

Продается различными газовыми компаниями и по состоянию на 2013 год установлен в общей сложности в 131 000 домов. Произведено компанией Honda с использованием одноцилиндрового двигателя EXlink, работающего на природном газе или пропане. Каждый агрегат производит 1 кВт электроэнергии и 2,8 кВт горячей воды. [38]

ПЕМФК

ТОТЭ

Южная Корея

В Южной Корее субсидии начнутся с 80 процентов стоимости отечественного топливного элемента. [49] Программа «Стандарт портфеля возобновляемых источников энергии» с сертификатами возобновляемой энергии действует с 2012 по 2022 год. [50] Системы квот отдают предпочтение крупным, вертикально интегрированным производителям и транснациональным электроэнергетическим компаниям, хотя бы потому, что сертификаты обычно номинированы в единицах один мегаватт-час. Их также сложнее разработать и внедрить, чем «зеленый» тариф . [51] В 2012 году было установлено около 350 бытовых установок мТЭЦ. [52]

Европа

Проект ene.field Европейского государственно-частного партнерства « Совместное предприятие по топливным элементам и водороду» направлен на развертывание к 2017 году [59] до 1000 жилых установок для комбинированного производства тепла и электроэнергии (микро-ТЭЦ) на топливных элементах в 12 государствах-членах ЕС.

Швеция

Powercell Швеция — компания по производству топливных элементов, которая разрабатывает экологически чистые электрогенераторы с использованием уникальной технологии топливных элементов и риформера, подходящей как для существующего, так и для будущего топлива.

Германия

В Германии в 2015 году было установлено около 50 МВт мТЭЦ мощностью до 50 кВт. [63] Правительство Германии предлагает крупные стимулы для ТЭЦ, включая рыночную премию за электроэнергию, вырабатываемую ТЭЦ, и инвестиционный бонус для микро-ТЭЦ. В немецком испытательном проекте Callux по состоянию на ноябрь 2014 года установлено 500 установок мТЭЦ. [37] Северный Рейн-Вестфалия запустила программу субсидирования на 250 миллионов человек мощностью до 50 кВт, рассчитанную до 2017 года. [64]

ПЕМФК

ТОТЭ

Великобритания

По оценкам, по состоянию на 2002 год в Великобритании эксплуатировалось около 1000 систем микро-ТЭЦ. В первую очередь это Whispergen , использующий двигатели Стирлинга , и поршневые двигатели Senertec Dachs . Рынок поддерживается правительством посредством нормативной работы, а часть государственных средств на исследования расходуется через Energy Saving Trust и Carbon Trust , которые являются государственными организациями, поддерживающими энергоэффективность в Великобритании. [77] 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. Считается, что из 24 миллионов домохозяйств в Великобритании от 14 до 18 миллионов подходят для установки микро-ТЭЦ. [78]

ПЕМФК

ТОТЭ

Дания

Датский проект мТЭЦ с 2007 по 2014 год с 30 агрегатами находится на острове Лолланд и в западном городе Варде . [82] Дания в настоящее время является частью проекта Ene.field.

Нидерланды

Субсидирование микро-ТЭЦ было прекращено в 2012 году. [80] Чтобы проверить влияние мТЭЦ на интеллектуальную сеть , 45 блоков ТОТЭ на природном газе (каждый по 1,5 кВтч) от Republiq Power ( керамические топливные элементы ) будут размещены на Амеланде в 2013 года будет функционировать как виртуальная электростанция . [83]

Соединенные Штаты

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

В 2007 году американская компания «Climate Energy» из Массачусетса представила «Freewatt», [84] микро-ТЭЦ, основанную на двигателе Honda MCHP, соединенном с газовой печью (для систем с теплым воздухом) или котлом (для гидравлических или принудительных систем). системы водяного отопления).

Freewatt больше не продается (по крайней мере, с 2014 года). В ходе испытаний было установлено, что его эффективность составляет 23,4% для электрической энергии и 51% для рекуперации отходящего тепла. [85] [86]

Компания Marathon Engine Systems, компания из Висконсина, производит микро-ТЭЦ с переменной электрической и тепловой мощностью, называемую экомощностью, с электрической мощностью 2,2–4,7 кВтэ. Независимые измерения показали, что Ecopower работает с эффективностью рекуперации электроэнергии и 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 домостроителем 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 20% водорода добавляется в местную распределительную сеть CNG , а задействованными приборами являются кухонные плиты , конденсационные котлы и котлы микро-ТЭЦ. [92] [93]

Micro-CHP Accelerator, полевые испытания, проведенные в период с 2005 по 2008 год, изучали работу 87 двигателей Стирлинга и двигателей внутреннего сгорания в жилых домах в Великобритании. Это исследование показало, что эти устройства привели к средней экономии выбросов углекислого газа на 9% для домов с потребностью в тепле более 54 ГДж/год. [94]

В документе ASME (Американское общество инженеров-механиков) полностью описаны характеристики и опыт эксплуатации двух теплоэлектростанций жилого размера, которые находились в эксплуатации с 1979 по 1995 год. [95]

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

Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-e) профинансировало 25 миллионов долларов на исследования mCHP в рамках программы «ГЕНЕРАТОРЫ для малых электрических и тепловых систем» (GENSETS). [96] [97] 12 проектных групп были выбраны для разработки технологии mCHP мощностью 1 кВтэ, которая может обеспечить электрический КПД 40%, иметь 10-летний срок службы системы и стоить менее 3000 долларов США.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «ДИРЕКТИВА 2012/27/ЕС по энергоэффективности, статья 2 (39)» . eur-lex.europa.eu . 25 октября 2012 г. Проверено 11 августа 2017 г.
  2. ^ Микрокогенерация - на пути к децентрализованным энергетическим системам | Мартин Пент | Спрингер. Спрингер. 2006. doi : 10.1007/3-540-30821-0. ISBN 9783540255826.
  3. ^ Де Паепе, Мишель; Д'Хердт, Питер; Мертенс, Дэвид (1 ноября 2006 г.). «Системы микро-ТЭЦ для жилых помещений». Преобразование энергии и управление . 47 (18): 3435–3446. doi :10.1016/j.enconman.2005.12.024.
  4. ^ Ченгель, Юнус А.; Боулс, Майкл А. (07 января 2014 г.). Термодинамика: инженерный подход (восьмое изд.). Нью-Йорк: Образование Макгроу-Хилл. ISBN 978-0073398174. ОКЛК  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-ТЭЦ». Энергетическая среда. Наука . 8 (7): 1969–1985. дои : 10.1039/C5EE01082A.
  6. ^ «Государственные профили электроэнергетики - Управление энергетической информации» . www.eia.gov . Проверено 11 августа 2017 г.
  7. ^ Розато, А.; Сибилио, С. (1 декабря 2012 г.). «Калибровка и валидация модели для моделирования тепловых и электрических характеристик микрокогенерационного устройства на базе двигателя внутреннего сгорания». Прикладная теплотехника . 45 : 79–98. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2012.04.020.
  8. ^ Экспериментальное исследование бытовых когенерационных устройств и калибровка моделей Приложения 42: отчет о подзадаче B FC + COGEN-SIM, Моделирование интегрированных в здание топливных элементов и других систем когенерации, Приложение 42 Международного энергетического агентства «Энергосбережение в зданиях». и Программа общественных систем . Босолей-Моррисон, Ян, Арндт, Улли, Канада. Natural Resources Canada., Программа МЭА по энергосбережению в зданиях и общественных системах. Приложение 42. Моделирование встроенных в здание топливных элементов и других систем когенерации. [Оттава]: [Природные ресурсы Канады]. 2007. ISBN 9780662475231. ОСЛК  226302449.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  9. ^ де Сантоли, Ливио; Бассо, Джанлуиджи Ло; Альбо, Анджело; Бруски, Даниэле; Настази, Бенедетто (01 декабря 2015 г.). «Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, работающий на H2NG, работающий в качестве микро-ТЭЦ для бытового использования: предварительный экспериментальный анализ энергетических характеристик и численное моделирование для оценки LCOE» (PDF) . Энергетическая процедура . 69-я конференция Итальянской ассоциации теплотехники, ATI 2014. 81 : 1077–1089. дои : 10.1016/j.egypro.2015.12.130 .
  10. ^ Розелли, Карло; Сассо, Маурицио; Сибилио, Серджио; Чойчлер, Питер (01 апреля 2011 г.). «Экспериментальный анализ микрокогенераторов на основе различных первичных двигателей». Энергия и здания . 43 (4): 796–804. doi :10.1016/j.enbuild.2010.11.021.
  11. ^ Томас, Бернд (март 2008 г.). «Эталонное тестирование микро-ТЭЦ». Прикладная теплотехника . 28 (16): 2049–2054. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2008.03.010.
  12. ^ аб Ангрисани, Г.; Роселли, К.; Сассо, М. (1 августа 2012 г.). «Распределенные системы микротригенерации». Прогресс в области энергетики и науки о горении . 38 (4): 502–521. дои : 10.1016/j.pecs.2012.02.001.
  13. ↑ История успеха Tri-Generation. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  14. ^ Роль микро-ТЭЦ в мире умной энергетики. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  15. ^ Отчет о микро-ТЭЦ вызывает бурную дискуссию об энергетическом будущем Великобритании. Архивировано 20 марта 2016 г., в Wayback Machine.
  16. ↑ Обзор индустрии топливных элементов за 2013 г. Архивировано 14 апреля 2016 г. в Wayback Machine.
  17. ^ abc Элламла HR; Стаффелл, я; Буйло, П; Поллет, Б.Г.; Пасупати, С. (28 мая 2015 г.). «Текущее состояние комбинированных теплоэнергетических систем на основе топливных элементов для жилищного сектора». Журнал источников энергии . 293 (С): 312–328. Бибкод : 2015JPS...293..312E. дои : 10.1016/j.jpowsour.2015.05.050. hdl : 10566/6642 .
  18. ^ Ду, Р.; Робертсон, П. (2017). «Экономичный сетевой инвертор для микрокомбинированной теплоэнергетической системы» (PDF) . Транзакции IEEE по промышленной электронике . 64 (7): 5360–5367. дои : 10.1109/TIE.2017.2677340. ISSN  0278-0046. S2CID  1042325.
  19. ^ Дорер, Виктор; Вебер, Андреас (01 марта 2009 г.). «Энергия и выбросы углекислого газа от систем микро-ТЭЦ в жилых домах с различными уровнями энергопотребления». Журнал моделирования производительности зданий . 2 (1): 31–46. дои : 10.1080/19401490802596435. ISSN  1940–1493. S2CID  109576810.
  20. ^ Дорер, Виктор; Вебер, Андреас (01 марта 2009 г.). «Оценка энергоэффективности и выбросов CO2 бытовых микрокогенерационных систем с помощью программ динамического моделирования всего здания». Преобразование энергии и управление . 50 (3): 648–657. doi : 10.1016/j.enconman.2008.10.012.
  21. ^ «Количество потребителей природного газа в США» . www.eia.gov . Проверено 11 августа 2017 г.
  22. ^ «Когенерация ecopower® от Marathon Engine Systems» . www.marathonengine.com . Проверено 11 августа 2017 г.
  23. ^ Интеграция микро-ТЭЦ на топливных элементах в сеть низкого напряжения: датский пример. Архивировано 4 марта 2016 г., в Wayback Machine.
  24. ^ «Система переработки топлива Osaka Gas для ENE・FARM | система когенерации бытовых топливных элементов с полимерным электролитом (PEFC) | OSAKA GAS» . Архивировано из оригинала 16 января 2016 г. Проверено 14 августа 2015 г.
  25. ^ ab Последние события в схеме Ene-Farm. Архивировано 14 апреля 2016 г. в Wayback Machine.
  26. ^ Распределенные/стационарные системы топливных элементов Министерства энергетики. Архивировано 6 ноября 2014 г., в Wayback Machine.
  27. ^ Мировые исследователи возобновляемых источников энергии исследуют гибридную систему концентрированной солнечной энергии. Архивировано 20 декабря 2014 г., в Wayback Machine.
  28. ^ "Зенит Солнечные проекты - Явне" . zenithsolar.com . 2011. Архивировано из оригинала 15 апреля 2011 года . Проверено 14 мая 2011 г.
  29. ^ ab Дж. М. Пирс (2009). «Расширение проникновения фотоэлектрической энергии за счет распределенной генерации в жилых домах из гибридных солнечных фотоэлектрических + комбинированных теплоэнергетических систем». Энергия . 34 (11): 1947–1954. CiteSeerX 10.1.1.593.8182 . doi :10.1016/j.energy.2009.08.012. hdl : 1974/5307. S2CID  109780285.  Значок открытого доступа
  30. ^ А. Носрат; Дж. М. Пирс (2011). «Стратегия и модель диспетчеризации гибридных фотоэлектрических и комбинированных систем отопления, охлаждения и электроснабжения». Прикладная энергетика . 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 50 000 единиц в Японии»» . Мир.honda.com. Архивировано из оригинала 15 июня 2012 года . Проверено 12 июня 2012 г.
  32. ^ Микро ТЭЦ в Японии
  33. ^ (на английском языке) Япония, 2005-2008 мчп [ мертвая ссылка ]
  34. ↑ FCgen-1030V3. Архивировано 7 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  35. ↑ Выпуск бытовых топливных элементов ENE FARM. Архивировано 16 июня 2012 г., в Wayback Machine.
  36. ↑ Совместная работа IEA CHP и DHC. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  37. ^ ab Enfarm enefield eneware. Архивировано 15 февраля 2016 г., в Wayback Machine.
  38. ^ "Honda Global | Honda Motor Co., Ltd" . Архивировано из оригинала 21 ноября 2016 г. Проверено 29 марта 2015 г.
  39. ^ Запуск нового домашнего топливного элемента «Ene-Farm», более доступного и простого в установке. Архивировано 10 июля 2014 г., в Wayback Machine.
  40. ↑ Характеристики бытового топливного элемента Panasonic. Архивировано 29 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  41. ↑ Ферма Ничигас Эне. Архивировано 9 ноября 2013 г., в Wayback Machine.
  42. ↑ Toshiba модернизирует жилой топливный элемент Ene Farm. Архивировано 3 марта 2016 г., в Wayback Machine.
  43. ↑ Toshiba модернизирует жилой топливный элемент Ene Farm. Архивировано 3 марта 2016 г., в Wayback Machine.
  44. ↑ Последние новости № 196, FCDIC 2012 г. Архивировано 5 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  45. ^ ENE-FARM Type S. Архивировано 17 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  46. ^ Разработка ТОТЭ для бытового использования [ постоянная мертвая ссылка ]
  47. ↑ Миура. Архивировано 4 мая 2016 г. в Wayback Machine .
  48. ^ Toto Ltd [ постоянная мертвая ссылка ]
  49. ↑ Южная Корея объявляет о 80-процентной субсидии на отечественные топливные элементы. Архивировано 17 марта 2010 г., в Wayback Machine.
  50. ^ Статус исследований и разработок и перспективы топливных элементов в Корее. Архивировано 5 декабря 2013 г., в Wayback Machine.
  51. ^ Механизмы политики в области возобновляемых источников энергии, Пол Гайп. Архивировано 10 мая 2012 г., в Wayback Machine (1,3 МБ)
    , Лаубер, В. (2004). «РЕФИТ и ПСР: Варианты 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 квотами на выбросы парниковых газов в ЕС, март 2008 г. Зальцбург, Австрия: Зальцбургский университет. Проверено 16 марта 2009 г. по адресу: www.uni-salzburg.at/politikwissenschaft/lauber.
  52. ^ Обзор индустрии топливных элементов за 2012 г. Архивировано 1 июля 2016 г. в Wayback Machine.
  53. ^ GS Fuelcell Co., Ltd. Архивировано 3 марта 2016 г., в Wayback Machine.
  54. ↑ FuelCell Power. Архивировано 7 июля 2014 г., в Wayback Machine.
  55. ↑ Hyundai Hysco. Архивировано 31 января 2015 г., в Wayback Machine.
  56. ^ Низкотемпературная система PEMFC компании Hyosung мощностью 1 кВт. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  57. ^ Kepri. Архивировано 9 июля 2015 г. в Wayback Machine .
  58. ↑ 2009 г. - Начальный этап коммерциализации бытовых топливных элементов в Корее. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  59. ^ 5-е общее собрание заинтересованных сторон FCH JU. Архивировано 10 ноября 2013 г., в Wayback Machine.
  60. ↑ ene.field. Архивировано 2 октября 2016 г., в Wayback Machine.
  61. ^ Общеевропейские полевые испытания бытовых микро-ТЭЦ на топливных элементах. Архивировано 9 ноября 2016 г., в Wayback Machine.
  62. ^ Грант ene.field № 303462. Архивировано 10 ноября 2013 г., в Wayback Machine.
  63. ^ BAFA: Официальная статистика количества введенных в эксплуатацию ТЭЦ за год, загружено 12 марта 2016 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  64. ^ Правительство Северного Рейна-Вестфалии запускает капитальные субсидии для микро-ТЭЦ. Архивировано 9 ноября 2013 г., в Wayback Machine.
  65. ^ Номер 211-2013 FDIC -Viesmann-Panasonic. Архивировано 6 октября 2014 г., в Wayback Machine.
  66. ^ Элкор - Элкомакс
  67. ^ Расчет стоимости бытовых топливных элементов. Архивировано 6 апреля 2016 г., в Wayback Machine.
  68. ^ Тропический. Архивировано 4 апреля 2016 г., в Wayback Machine.
  69. ^ Внутренний
  70. ↑ ZBT. Архивировано 27 марта 2016 г. в Wayback Machine .
  71. ^ Полевые испытания микро-ТЭЦ на твердооксидных топливных элементах. Архивировано 6 октября 2014 г., в Wayback Machine.
  72. ^ Керамические топливные элементы. Архивировано 29 июня 2016 г. в Wayback Machine.
  73. ↑ Sunfire. Архивировано 28 ноября 2016 г. в Wayback Machine .
  74. ^ Энергоцентр Buderus Logapower FC10 обеспечивает как тепло, так и электричество. Архивировано 9 февраля 2015 г., в Wayback Machine.
  75. ↑ Hexis. Архивировано 20 мая 2016 г. в Wayback Machine .
  76. ↑ Viessmann объявила о двух отдельных сделках с Hexis. Архивировано 18 марта 2016 г. на Wayback Machine.
  77. ^ ТЭЦ – Бум микрогенерации? Архивировано 6 января 2009 г. в Wayback Machine .
  78. ^ Роль микро-ТЭЦ в мире умной энергетики = март 2013 г. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine.
  79. ↑ BAXI-Innotech. Архивировано 5 февраля 2015 г., в Wayback Machine.
  80. ^ ab Micro-CHP Япония продолжает лидировать по мере появления установок на топливных элементах. Архивировано 11 января 2016 г., в Wayback Machine.
  81. ^ .Ceres Power подписывает договор о сборке ТЭЦ на топливных элементах с Daalderop. Архивировано 20 марта 2016 г., в Wayback Machine.
  82. ↑ Демонстрация микро-ТЭЦ на основе датских топливных элементов. Архивировано 6 ноября 2014 г., в Wayback Machine.
  83. ^ "Methaanbrandstoffen op Ameland" (PDF) (на голландском языке). Архивировано из оригинала (PDF) 1 ноября 2013 г.
  84. ^ Анализ данных, собранных для системы микроТЭЦ Freewatt в Сиракузах, штат Нью-Йорк. Архивировано 2 апреля 2015 г., в Wayback Machine.
  85. ^ abc Тайе, З., Хаген, К. (2016). Итоговый научно-технический отчет ARPA-e — Программа сравнительного анализа домашних генераторов. Государственный университет Орегона. Бенд, Орегон.
  86. ^ аб Тайе, Закари; Уэст, Брайан; Шибист, Джеймс; Эдвардс, Дин; Томас, Джон; Хафф, Шин; Вишванатан, Гокул; Хаген, Кристофер (15 июня 2018 г.). «Детальное термодинамическое исследование микро-ТЭЦ-генератора мощностью 1 кВт, работающего на природном газе, с приводом от ДВС». Преобразование энергии и управление . 166 : 663–673. дои : 10.1016/j.enconman.2018.04.077 . ISSN  0196-8904. ОСТИ  1436052. S2CID  102973318.
  87. ^ аб Тайе, Закари; Хаген, Кристофер (15 января 2019 г.). «Экспериментальный термодинамический анализ первого и второго законов микро-ТЭЦ с переменной мощностью 1–4,5 кВтэ, приводом от ДВС и работающим на природном газе». Преобразование энергии и управление . 180 : 292–301. дои : 10.1016/j.enconman.2018.10.075 . ISSN  0196-8904. S2CID  102511621.
  88. ↑ Hyteon. Архивировано 3 марта 2016 г. в Wayback Machine .
  89. ^ «Новые дома и впечатляющие сообщества в Южном Онтарио».
  90. ^ «ECR International | Семейство брендов систем отопления и охлаждения» .
  91. ^ «Огромная экономия, заявленная новой системой» . Торонто Стар . 20 сентября 2008 г. Архивировано из оригинала 02 апреля 2015 г. Проверено 29 марта 2015 г.
  92. ↑ Микро-ТЭЦ. Архивировано 27 февраля 2012 г., в Wayback Machine.
  93. ^ Полевые испытания Амеланда
  94. ^ Carbon Trust (2011). Акселератор микро-ТЭЦ (PDF) (Отчет).
  95. ^ Фредерик Р. Росс: ОПЫТ С РАННИМИ СИСТЕМАМИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ. Архивировано 14 марта 2016 г., в Wayback Machine , Материалы Международной совместной энергетической конференции IJPC-2003 2003, документ IJPGC2003-40192.
  96. ^ "ГЕНЕРАТОРЫ". АРПА-е . Проверено 11 августа 2017 г.
  97. ^ «ДЕПАРТАМЕНТ ЭНЕРГЕТИКИ ОБЪЯВЛЯЕТ О 18 НОВЫХ ПРОЕКТАХ ПО УСКОРЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ЖИЛОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОЙ И ЭНЕРГЕТИКИ И РАЗВИТИЯ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КУЛЬТУР» . АРПА-е . Проверено 11 августа 2017 г.

Внешние ссылки