Perspektywy polskiej energetyki
• Zmniejszenie wskaźnika strat sieciowych w przesyle i dystrybucji, poprzez m.in. modernizację obecnych i budowę nowych sieci, wymianę transformatorów o niskiej sprawności oraz rozwój generacji rozproszonej;
• Wzrost efektywności końcowego wykorzystania energii;
• Zwiększenie stosunku rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną do maksymalnego zapotrzebowania na moc w szczycie obciążenia, co pozwala zmniejszyć całkowite koszty zaspokojenia popytu na energię elektryczną.
• Przedstawione w Polityce energetycznej Polski do 2030 roku działania na rzecz poprawy efektywności energetycznej obejmują:
- Ustalanie narodowego celu wzrostu efektywności energetycznej;
- Wprowadzenie systemowego mechanizmu wsparcia dla działań służących realizacji narodowego celu wzrostu efektywności energetycznej;
- Stymulowanie rozwoju kogeneracji poprzez mechanizmy wsparcia, z uwzględnieniem kogeneracji ze źródeł poniżej 1 MW, oraz odpowiednią politykę gmin;
- Stosowanie obowiązkowych świadectw charakterystyki energetycznej dla budynków oraz mieszkań przy wprowadzaniu ich do obrotu oraz wynajmu;
- Oznaczenie energochłonności urządzeń i produktów zużywających energię oraz wprowadzenie minimalnych standardów dla produktów zużywających energię;
- Zobowiązanie sektora publicznego do pełnienia wzorcowej roli w oszczędnym gospodarowaniu energią;
- Wsparcie inwestycji w zakresie oszczędności energii przy zastosowaniu kredytów preferencyjnych oraz dotacji ze środków krajowych i europejskich, w tym w ramach ustawy o wspieraniu termomodernizacji i remontów, Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko, regionalnych programów operacyjnych, środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej;
- Wspieranie prac naukowo-badawczych w zakresie nowych rozwiązań i technologii zmniejszających zużycie energii we wszystkich kierunkach jej przetwarzania oraz użytkowania;
- Zastosowanie technik zarządzania popytem (Demand Side Managment), stymulowane poprzez m.in. zróżnicowanie dobowe stawek opłat dystrybucyjnych oraz cen energii elektrycznej w oparciu o ceny referencyjne będące wynikiem wprowadzenia rynku dnia bieżącego oraz przekazanie sygnałów cenowych odbiorcom za pomocą
zdalnej dwustronnej komunikacji z licznikami elektronicznymi;
Perspektywiczne technologie
• Nowe lub zmodyfikowane procesy konwersji energii (nowe zjawiska fizykochemiczne).
• Nowe paliwa naturalne i syntetyczne (biomasa, biogaz, gaz syntezowy, wodór).
• Nowe struktury technologiczne (nowe lub zmodyfikowane obiegi cieplne, różne sposoby sprzężenia obiegów wysoko- i nisko-temperaturowych).
• Modyfikacje związane z wprowadzeniem nowych parametrów pracy w obiegach konwencjonalnych
• Nowe techniki spalania, nowe silniki, kotły, nowe techniki oczyszczania spalin, układy odzysku energii
• Układy hybrydowe wykorzystujące alternatywne źródła energii pierwotnej
Typy elektrowni:
• Elektrownia zawodowa - elektrownia zawodowa wytwarzająca energię na użytek publiczny.
• Elektrownia przemysłowa - elektrownia służąca do wytwarzania energii elektrycznej i zazwyczaj cieplnej dla
potrzeb określonego zakładu lub grupy zakładów.
• Blokowe - każda z turbin zasilana jest przez jeden dedykowany kocioł.
• Kolektorowe - wszystkie kotły w elektrowni pracują na wspólny kolektor z którego zasilane są turbiny.
Klasyfikacja turbin parowych:
W zależności od liczby stopni wyróżnia się maszyny:
• jednostopniowe;
• wielostopniowe.
W zależności od kierunku przepływu pary wyróżnia się maszyny:
• osiowe;
• promieniowe.
W zależności od mocy wyróżnia się turbiny:
• małej mocy (na przykład do 2,5 MW);
• średniej mocy (na przykład 2,5 - 50 MW);
• dużej mocy (na przykład 50 -400 MW);
• wielkiej mocy (powyżej 400 MW).
W zależności od źródła pary:
• turbiny na parę świeżą (z kotła);
• turbiny na parę odlotową (na przykład z innej turbiny, silnika tłokowego, młotów parowych, etc.);
• jednoprężne (zasilane z jednego źródła pary);
• wieloprężne (zasilane ze źródeł pary o różnym ciśnieniu - stosowane na przykład w układach gazowo-parowych).
W zależności od parametrów pary dolotowej można dokonać podziału na:
• turbiny niskiego ciśnienia (na przykład 0,12 0,2 MPa);
• średniego ciśnienia (na przykład do 6,4 MPa);
• wysokiego ciśnienia (na przykład 6,4 14 MPa);
• turbiny o ciśnieniu nadkrytycznym (np. ponad 14 MPa).
W zależności od prędkości obrotowej wyróżnia się turbiny o:
• stałej prędkości obrotowej (np. napęd prądnic synchronicznych);
• zmiennej prędkości obrotowej (napęd pomp, sprężarek, turbiny okrętowe);
• wolnobieżne (1500 obr/min);
• normalne (3000 obr min);
• szybkobieżne (powyżej 3000 obr/min).
W zależności od liczby kadłubów:
• turbiny jednokadłubowe;
• wielokadłubowe.
W zależności od liczby strumieni pary:
• turbiny jednostrumieniowe;
• wielostrumieniowe.
W zależności od liczby wylotów pary z ostatniego stopnia:
• turbiny jednowylotowe;
• wielowylotowe (w jednym kadłubie 2, max. 3 wyloty).
W zależności od liczby wałów nie sprzężonych mechanicznie:
• turbiny jednowałowe;
• wielowałowe (zwykle dwuwałowe).
Turbiny wielowałowe budowane są zazwyczaj w przypadku jednostek największych mocy. Każdy z wałów napędza osobną prądnicę synchroniczną, tak że wały sa sprzężone tylko elektrycznie. Para pracuje szeregowo w kadłubach turbiny rozmieszczonych, zależnie od potrzeb, w różny sposób na wałach.
W zależności od sposobu zamiany energii w stopniu stosowany jest (tradycyjny - w rzeczywistości zasada pracy jest tu taka sama) podział na:
• turbiny akcyjne;
• turbiny reakcyjne;
• turbiny kombinowane.
Klasyfikacja turbin gazowych
Z termodynamicznego punktu widzenia realizacji obiegu cieplnego:
• obieg prosty;
• obieg złożony z regeneracją lub/i z międzystopniowym chłodzeniem i przegrzewem czynnika roboczego.
Zależnie od rodzaju obwodu przepływu czynnika:
• otwarty;
• zamknięty;
• półzamknięty.
W zależności od struktury realizacji obiegu:
• jedno lub wielowałowe (dwu lub trzy);
• z przepływem prostym lub krzyżowym;
• o szeregowym, równoległym lub mieszanym połączeniu turbin.
Z punktu widzenia przeznaczenia:
• lotnicze;
• energetyczne;
• przemysłowe;
• trakcyjne;
• inne.
Zalety obiegów zamkniętych
• Możliwość wykorzystania w nagrzewnicy praktycznie dowolnego paliwa (w tym „jądrowych”).
• Duża koncentracja mocy, wynikająca z możliwości stosowania przy tym samym sprężu jak w obwodach otwartych, znacznie wyższych od atmosferycznego ciśnień początkowych.
• Możliwość stosowania różnych czynników roboczych, o korzystniejszych od powietrza właściwościach
termodynamicznych i fizyko-chemicznych, np. gazów szlachetnych.
• Ułatwiona, wysokosprawna regulacja mocy układu przez zmianę ciśnienia początkowego.
• Możliwość praktycznie wyeliminowania erozji i odkładania się zanieczyszczeń w części przepływowej, dzięki „czystemu” czynnikowi.
Wady obiegów zamkniętych
• Główną wada, układu o obwodzie zamkniętym w stosunku do otwartego jest obecność dwóch dodatkowych wymienników ciepła - chłodnicy oraz nagrzewnicy zastępującej komorę spalania. Wymienniki te, o znacznych wymiarach i masie, mają istotny wpływ na koszty wykonania układu.
Turbiny gazowe realizujące obieg prosty znalazły dotychczas najszersze zastosowania dzięki prostej konstrukcji i dobrej pewności ruchowej (niezawodności pracy). Ich sprawność jest niska. Sprawność układu turbiny gazowej można powiększyć poprzez wprowadzenia dodatkowych elementów do układu i skomplikowania obwodu przepływu
czynnika.
W związku z tym obok turbin gazowych w układzie prostym, budowane i opracowywane są układy złożone, realizujące obiegi złożone, z zastosowaniem regeneracji ciepła, chłodzenia i podgrzewania międzystopniowego.
W układzie turbiny gazowej pojawiają się przy tym dodatkowe elementy: regenerator, chłodnice czynnika, dodatkowe komory spalania, elementy podgrzewu międzystopniowego.
Chłodzenie międzystopniowe obniża temperaturę powietrza za sprężarką, w związku z tym dla uzyskania tej samej temperatury należy doprowadzić więcej paliwa niż w układzie prostym turbiny. W układach z regeneracją ciepła, gdzie temperatura powietrza przed komorą spalania nie zależy od chłodzenia, wprowadzenie międzystopniowego
chłodzenia w sprężarce jest więc szczególnie korzystne. Zastosowanie międzystopniowego podgrzewu czynnika w układzie prostym powiększa pracę rozprężania, co daje jakościowo te same efekty jak zastosowanie międzystopniowego chłodzenia, tj. wzrost mocy jednostkowej, wskaźnika mocy i sprawności cieplnej oraz wzrost optymalnych wartości sprężu.
Metody podwyższania sprawności turbiny gazowej
Równoczesne wprowadzenie chłodzenia i podgrzewu międzystopniowego umożliwia dalszy, istotny wzrost mocy oraz sprawności. Wprowadzenie dalszych chłodnic i podgrzewów międzystopniowych daje już znacznie mniejsze efekty. Zastosowanie regeneracji w układzie z chłodzeniem i podgrzewem międzystopniowym umożliwia uzyskanie
jeszcze nieco wiekszych sprawności. Metody podwyższania sprawności turbiny gazowej- zwiększenie temperatury dolotowej. Efektywnym zabiegiem, pozwalającym istotnie podwyższyć temperaturę czynnika roboczego przed turbiną, przy niezmienionej temperaturze metalu, jest odpowiednie chłodzenie elementów turbiny, przede wszystkim łopatek.
Metody chłodzenia turbin gazowych ze względu na rodzaj układu można podzielić na:
• otwarte;
• zamknięte;
• pośrednie.
Nowe zaawansowane rozwiązania pozwalające podwyższyć temperaturę czynnika roboczego turbin gazowych:
• chłodzenie konwekcyjne;
• chłodzenie uderzeniowe;
• chłodzenie poprzez wytworzenie cienkiej warstwy ochronnej;
• chłodzenie transpiracyjne.
Zwiększenie temperatury dolotowej do turbiny gazowej - zaawansowane rozwiązania chłodzenia łopatek. Proces bazuje na przewodzeniu ciepła przez łopatkę turbiny oraz poprzez konwekcję pomiędzy materiałem łopatki a powietrzem przepływającym przez jej wnętrze. Metoda jest tym bardziej skuteczna im wewnętrzna powierzchnia łopatki jest bardziej rozwinięta, dzięki czemu chłodzenie jest bardziej efektywne.
Zwiększenie temperatury dolotowej do turbiny gazowej - chłodzenie uderzeniowe
Jest odmianą chłodzenia konwekcyjnego. Różnica polega na kierowaniu strumienia powietrza chłodzącego na wewnętrzną powierzchnię łopatki. Znaczna prędkość uderzającego powietrza powoduje znaczną intensyfikację wymiany ciepła w porównaniu do klasycznego chłodzenia konwekcyjnego. Często technologia stosowana jest tylko w wybranych częściach łopatki turbiny (np.: na krawędzi), podczas gdy pozostała część chłodzona poprzez konwekcję.
Współczesne kotły elektrowni węglowych
Kotły pyłowe
PC - Pulverized Coal
- główna technologia obecnie stosowana;
- relatywnie wysoka temperatura spalania;
- łatwość spalania wielu różnych paliw, współspalania, etc.
Przykład: OP-650b
Wydajność pary świeżej 650 t/h
Ciśnienie pary przegrzanej 13,5 MPa
Temperatura pary na wylocie z kotła 545°C
Temperatura wody zasilającej 240°C
Wydajność pary międzystopniowej 570 t/h
Ciśnienie pary międzystopniowej 2,36 MPa
Temperatura pary międzystopniowej 540°C
Sprawność kotła brutto 85%
Kotły z warstwą fluidalną
Kotły fluidalne:
- z cyrkulacyjną warstwą fluidalną CFB - Circulating Fluidized Bed
- z pęcherzową warstwą fluidalną BFB - Bubbling Fluidized Bed
Kotły fluidalne:
- niższa temperatura spalania od kotłów pyłowych (do 950°C);
- wymagana wysoka miałkość - drobnoziarnistość materiału;
- zbyt wysoka temperatura: spiekanie i mięknięcie popiołu;
- zbyt niska temperatura: generacja tlenku węgla;
- łatwe odsiarczanie i odazotowanie spalin.
Kotły z cyrkulacyjną warstwą fluidalną
Najczęściej rozróżnia się:
- Kotły typy Ahlstrom;
- Kotły typu Lurgi;
- Kotły z binarną warstwą fluidalną;
- Kotły z paleniskiem Circofluid.
Rozmiar ziaren i sorbentu w zakresie ~0 - 6 mm (najczęściej 1 - 3 mm), w niektórych kotłach wymagane rozdrobnienie nawet 0,1 - 0,3 mm.
Kotły z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, palenisko atmosferyczne
Przykład: OE667
Wydajność pary przegrzanej 667 t/h
Temperatura pary wylotowej 540°C
Ciśnienie pary świeżej w kotle 13,17 MPa
Temperatura wody zasilającej 242,6°C
Ciśnienie pary wtórnie przegrzanej 2,45 MPa
Temperatura pary wtórnie przegrzanej 540°C
Przepływ pary wtórnie przegrzanej 596 t/h
Sprawność kotła brutto 90%
Kotły z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, palenisko atmosferyczne
Przykład: OE700
Wydajność pary przegrzanej 703,8 t/h
Temperatura pary wylotowej 565°C
Ciśnienie pary świeżej w kotle 16,65 MPa
Ciśnienie w walczaku 18,34 MPa
Ciśnienie wody zasilającej 20,56 MPa
Temperatura wody zasilającej 250°C
Ciśnienie pary wtórnie przegrzanej 3,84 MPa
Temperatura pary wtórnie przegrzanej 565°C
Przepływ pary wtórnie przegrzanej 180,7 kg/s
Sprawność kotła brutto 91%
Kotły z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, palenisko atmosferyczne
Przykład: OE667
Wydajność pary przegrzanej 667 t/h
Temperatura pary wylotowej 540°C
Ciśnienie pary świeżej w kotle 13,17 MPa
Temperatura wody zasilającej 242,6°C
Ciśnienie pary wtórnie przegrzanej 2,45 MPa
Temperatura pary wtórnie przegrzanej 540°C
Przepływ pary wtórnie przegrzanej 596 t/h
Sprawność kotła brutto 90%
Przykład: OE700
Wydajność pary przegrzanej 703,8 t/h
Temperatura pary wylotowej 565°C
Ciśnienie pary świeżej w kotle 16,65 Mpa
Temperatura wody zasilającej 250°C
Ciśnienie pary wtórnie przegrzanej 3,84 MPa
Temperatura pary wtórnie przegrzanej 565°C
Przepływ pary wtórnie przegrzanej 180,7 kg/s
Sprawność kotła brutto 91%
Kotły fluidalne ciśnieniowe
PFBC - Pressurized Fluidized Bed Combustion
- pierwsza generacja kotłów fluidalnych pracujących w podwyższonym ciśnieniu;
- podobnie jak w kotłach atmosferycznych, odpowiednie dysze podające węgiel i sorbent;
- gaz może być wykorzystany do turbiny gazowej, ciepło zaś wykorzystane do przygotowania pary dla turbozespołu parowego (układ gazowoparowy).
APFBC - Advanced Pressurized Fluidized Bed Combustion
- druga generacja kotłów fluidalnych pracujących w podwyższonym ciśnieniu;
- wykorzystanie karbonizera;
- gaz wykorzystany do napędu turbiny gazowej, ciepło spali odlotowych od turbiny gazowej wykorzystane dla turbozespołu parowego (układ gazowo-parowy).
Blok 50+
Od roku 2009 realizowany jest projekt Narodowego Centrum Badań I Rozwoju Zaawansowane technologie pozyskiwania energii oraz projekt Opracowanie technologii dla wysokosprawnych “zero-emisyjnych” bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin. Wynikiem realizacji obu projektów ma być projekt wykonawczy bloku referencyjnego na parametry nadkrytyczne o mocy 450 - 920 MWe o możliwie najwyższej sprawności.
Blok nadkrytyczny
SC - Super Critical
• ciśnienie pary świeżej 24,1 MPa (ciśnienie krytyczne 22,064 MPa)
• temperatura pary świeżej 538°C
• temperatura pary wtórnie przegrzanej 566°C
USC - Ultra Super Critical
Bloki, w których ciśnienie i temperatura przekraczają powyższe wartości
W celu podwyższenia sprawności bloków USC stosuje się:
• podwyższenie parametrów pary: ciśnienia i temperatury
• eksploatacja w warunkach ciśnienia zmiennego. Wykorzystanie obiegu termodynamicznego z zastosowaniem podgrzewu regeneracyjnego w kotle przepływowym na parametry ultra-nadkrytyczne, pracującym przy zmiennym ciśnieniu.
Kocioł walczakowy
Instalacja bypassu rozruchu - brak, konieczność operowania zaworem spustowym i odpowietrzającym
Straty rozruchowe - ciągłe odsalanie (dla wody złej jakości)
Kocioł przepływowy na ciśnienie stałe
Instalacja bypassu rozruchu
- specjalne zawory w obwodzie głównym
- konieczność przełączania trybu cyrkulacyjnego i przepływowego zaworami rozruchowymi
- konieczność operowania zaworem spustowym i odpowietrzającym
Straty rozruchowe
- rozgrzewanie instalacji bypassu rozruchu
Kocioł przepływowy na ciśnienie zmienne
Instalacja bypassu rozruchu
- prosty układ bypassu rozruchu
- brak potrzeby przełączania trybu pracy zaworem rozruchowym
- konieczność operowania zaworem spustowym i odpowietrzającym
Straty rozruchowe
- rozgrzewanie instalacji bypassu rozruchu
- odzysk ciepła wody obiegowej przez pompę cyrkulacyjną
Bloki największej mocy
Urządzenia odazotowujące. Redukcja katalityczna metodą suchą za pomocą amoniaku. Przerób całkowitej ilości gazów.Sprawność ~90%.
Urządzenia odpylające. Elektrofiltr typu niskotemperaturowego. Przerób całkowitej ilości gazów. Sprawność 99%.
Urządzenia odsiarczające. Mokre odsiarczanie metodą wapienną (z jedną wie, w systemie pracy z domieszką sadzy). Przerób całkowitej ilości gazów. Sprawność 90%.
Usuwanie NOX. Zastosowanie nowego typu palnika, pozwalającego na redukcję ~10% emisji NOX w stosunku do tradycyjnych palników. Zainstalowane urządzenie odazotowujące poprzez redukcję katalityczną metodą suchą za pomocą amoniaku (wykorzystanie odpornego na korozję katalizatora o strukturze plastra miodu). Dodatkowe kanały obejścia ekonomizera umożliwiające szybki rozruch.
Urządzenia odpylające. Wysokowydajny, elektrofiltr niskotemperaturowy. Możliwe oczyszczanie spalin z procesu spalania różnych rodzajów węgla. Przed elektrofiltrem wymiennik gaz-gaz, dzięki któremu temperatura gazów na wlocie elektrofiltru jest obniżana do 90°C. Skuteczność całkowita 99,85% dzięki połączeniu układu odpylającego i odsiarczającego.
Urządzenia odsiarczające. Pompa recyrkulacyjna z ruchomymi łopatkami pozwalająca na ciągłe sterowanie wydajności - w zależności od obciążenia. Redukcja pyłów na wlocie do układu odsiarczającego
Możliwości wykorzystania zgazowania
1. Konwersja węgla najniższej jakości, w szczególności wysoko zasiarczonego i zapopielonego na gaz niskokaloryczny, wolny od szkodliwych zanieczyszczeń, wykorzystywany do celów energetycznych
2. Zgazowanie paliw stałych w celu uzyskania gazów wysokokalorycznych jako substytutów gazu ziemnego oraz innych rodzajów paliw mogących mieć zastosowanie w transporcie
3. Zgazowanie paliw stałych w celu otrzymania gazu syntezowego lub redukcyjnego stosowanego w procesach chemicznych i metalurgicznych
Proces zgazowania węgla można opisać (w
uproszczeniu) reakcjami:
1. 2C + O2 -2CO + Q1
2. C + O2 -CO2 + Q2
3. C + CO2 - 2CO - Q3
4. C + H2O -CO + H2 - Q4
5. C + 2H2 -CH4 + Q5
6. CO + H2O - H2 + CO2 + Q6
7. CO + 3H2 -CH4 + H2O + Q7
Membrana tlenowa z gazem omywającym - zasada działania
• Gaz omywający (nie zawierający tlenu) na za zadanie zmniejszyć stężenie tlenu po stronie do której jest dostarczany.
• Zmniejszenie stężenia tlenu jest jednoznaczne z obniżeniem ciśnienia parcjalnego gazu.
• Dzięki obniżeniu ciśnienia parcjalnego tlenu stosunek ciśnień parcjalnych tlenu przed/za membraną jest większy, dzięki czemu strumień przenikającego tlenu JO2 jest większy
• Membrany wykonane są z materiału o mieszanej przewodności (elektrycznej i jonowej), np.: perowskity (ang. perovskites) ABO3, gdzie A i B to różne kationy
• Membrany pracują w temperaturze > 800°C
• Przenikanie tlenu wynika z trzech procesów:
• Dysocjacja molekuł O2 do dwój jonów O2- po stronie zasilającego gazu
• Dyfuzja jonów przez strukturę kryształów (wakanty tlenu)
• Rekombinacja jonów O2- po stronie gazu (permeatu)
Membrana do separacji wodoru
• Metaliczne membrany wykonane są z gęstego materiału bazującego na palladzie
• Membrany pracują w temperaturze 300-500°C
• Lub: gęste ceramiczne membrany o mieszanej przewodności (elektrycznej i jonowej), pracujące w temperaturze 800-1000°C (podobne do membran do separacji tlenu)
• Przenikanie wodoru wynika z trzech procesów:
• Dysocjacja molekuł H2 do dwój jonów H+ po stronie zasilającego gazu
• Dyfuzja jonów przez strukturą kryształów (wakanty wodoru)
• Rekombinacja jonów H+ po stronie gazu (permeatu)
Membrany do separacji CO2 Najczęściej stawiane wymagania w stosunku do procesów separacji CO2 - spełnienie wybranych kryteriów przez membrany
• niska cena !
• wysoka niezawodność!
• możliwość szybkiego rozpoczęcia pracy "
• łatwe prowadzenie procesu separacji "
• wysoki stopień odzysku węglowodorów "
• możliwie wysoka bezobsługowość "
• niskie zużycie energii !
• kompaktowa budowa !
Rodzaje ogniw paliwowych - polskie nazewnictwo
1. PEMFC - ogniwo paliwowe z polimerowym elektrolitem lub ogniwo paliwowe z membraną wymieniającą protony
2. PAFC - ogniwo paliwowe z elektrolitem w postaci kwasu fosforowego
3. AFC - alkaliczne ogniwo paliwowe (ogniwo paliwowe Bacona)
4. MCFC - ogniwo paliwowe z elektrolitem w postaci stopionego węglanu
5. SOFC - ogniwo paliwowe z elektrolitem w postaci tlenku stałego
Podstawowe informacje o ogniwach
1. Bezpośrednia zamiana (elektrochemiczna) energii paliwa na energię elektryczną
2. Praca w sposób ciąg!y, tj. dopóki dostarczane jest paliwo, ogniwo generuje energię elektryczną
3. Głównymi parametrami używanymi do charakteryzowania ogniw są:
1. Gęstość mocy [P/cm2]
2. Gęstość prądu [i/cm2]
3. Krzywa prądowo-napięciowa (i-V)
4. Krzywa mocy (P-i)
4. W podstawowym układzie ogniwo składa się z anody, katody oraz elektrolitu
5. Na powierzchni anody zachodzi utlenianie (A-U)
6. Na powierzchni katody zachodzi redukcja (K-R)
7. Teoretycznie działanie ogniwa zależy od termodynamicznych parametrów pracy, rzeczywista praca jest efektem obecności trzech podstawowych strat (reakcji, ohmowe, stężeniowe)
Zalety ogniw paliwowych
1. Brak ogranicznenia sprawności Carno (przemiana elektrochemiczna a nie termodynamiczna)
2. Wysoki potencjał z punktu widzenia sprawności
3. Niskie emisje związane z generacją energii
4. Ciche, mechanicznie bardzo trwałe
5. Możliwość tworzenia dużych układów z ogniwami (praktycznie dowolna skala)
6. Modułowa budowa
Wady ogniw paliwowych
1. Cena
2. Dostępność paliwa
3. Niska gęstość mocy/energii - szczególny problem w aplikacjach transportowych/przenośnych
4. Brak wieloletnich doświadczeń eksploatacyjnych
5. Otwarte pytania jeżeli chodzi o niezawodność oraz odporność na cykle termiczne
Definicja oraz zastosowanie
LCA - Life Cycle Assessment. Technika pozwalająca analizować dowolną technologię (w tym także układy energetyczne) z punktu widzenia wpływu na środowisko oraz organizmy żywe. Analiza pełnego cyklu życia (from the cradleto- the-grave).
Definicja oraz zastosowanie
LCA pozwala szacować wpływ (negatywny)procesów przygotowania, wytworzenia, wykorzystania, obsługi oraz
likwidacji danego urządzenia wyrażony w jednostce emisji wybranych zanieczyszczeń.
LCA pozwala szacować rzeczywisty wypływ na środowisko wybranych technologii energetycznych.
Wyniki przeprowadzonych analiz pozwalają wspierać konkretne decyzje dotyczące wyboru technologii.
Właściwe założenia i dane powinny zostać przygotowane. Wymagane są także określenie, które kategorie wpływu na środowisko będą interesujące z punktu widzenia analizy.
Typowa analiza LCA obejmuje:
• Wydobycie surowców/przygotowanie materiałów;
• Wytwarzanie (czasem także rozwój technologii, prace laboratoryjne i inne);
• Wykorzystanie urządzeń/wykorzystanie technologii (eksploatacja elektrownii) + obsługa i serwis;
• Rozmontowanie urządzeń;
• Recykling wybranych materiałów.