552 Ventil 15 /2009/ 6 ALI STE VEDELI Mobilna kogeneracijska enota na gorivne celice Uvod V prispevku predstavljamo mobilno kogeneracijsko enoto na gorivne ce- lice kot rezultat projekta, ki pomeni aplikativno povezavo tehnologij koge- neracije in gorivnih celic za sinergij- sko izkorišïanje prednosti, ki jih obe navedeni tehnologiji ponujata. Izdelek je rezultat dvoletnega dela strokovnja- kov podjetij INEA in DOMEL v sodelo- vanju z raziskovalci na Institutu "Jožef Stefan" v okviru razpisa TP MIR07 s sodelovanjem Tehnološke agencije Slovenije (TIA) in s subvencioniranjem Ministrstva za obrambo RS. Aplikaci- ja na eni strani uporablja najnovejše tehnologije uporabe vodika ter na drugi strani odgovarja na logistiïne in energetske potrebe pripadnikov slo- venske vojske v posebnih situacijah in je izvedena v skladu z vojaškimi stan- dardi. Uporabljen sistem kogeneracije za mobilne enote z uporabo gorivnih celic tehnološko uïinkovito rešuje problematiko izkorišïanja odpadne koristne toplote s sistemom odjema toplote in njeno koristno uporabo. Opis izdelka Poudarka izdelka sta implementaci- ja agregata z gorivnimi celicami kot energetskega vira ter zasnova sistema za odvzem toplote iz gorivnih celic kot dodanega sklopa, ki omogoïa poveïanje celotnega izkoristka agre- gata z gorivnimi celicami in tako pri- speva k razvoju novega uïinkovitega energetsko - ekološkega koncepta uporabe gorivnih celic. S tem lahko mobilna kogeneracijska enota na go- rivne celice pripomore k uïinkovitejši neodvisni energetski oskrbi lokacij, ki jim obïasno ali konstantno primanj- kuje elektriïne in/ali toplotne energije. Mobilna kogeneracijska enota v okvi- ru specialnega kontejnerja obsega bivalni del in energetsko centralo in omogoïa hkratno bivanje in zadovo- ljevanje osnovnih energetskih potreb, tako za bivalni del kot za bližnjo oko- lico. Energetsko srce sistema je prire- jeni 7 kW agregat proizvajalca Hy- drogenics, ki deluje na osnovi PEM gorivnih celic. Prototip bivalnega kontejnerja, ki je namenjen za oskrbo osnovnih ener- Jure VINDIŠAR, Vladimir JOVAN Mag. Jure Vindišar, univ. dipl. inž., Inea, d. o. o., Ljubljana; Dr. Vladimir Jovan, univ. dipl. inž., Institut Jožef Stefan, Ljubljana Slika 1. Prirejen agregat z gorivnimi celicami proizvajalca Hydrocenics Inc. Klasiïna kogeneracija (SPTE) na fosilna goriva je z uïinkovito so- proizvodnjo toplote in elektriïne energije uspela doseïi raven teh- nološkega razvoja, ki omogoïa implementacijo te rešitve v razli- ïna energetska postrojenja. Na drugi strani predstavljajo danes gorivne celice eno izmed najo- betavnejših razvojno raziskoval- nih podroïij, ki lahko s svojim razvojem in prenosom baziïnih znanj na aplikativno podroïje bi- stveno pripomore k preoblikova- nju sedanjega, na fosilnih gorivih temeljeïega energetskega siste- ma, v trajnostna in energet-sko uïinkovita gospodarstva. Kljuïne prednosti v primerjavi s konven- cionalnimi rešitvami energetske oskrbe pomenijo manjše emisije CO 2 , veïjo osnovno energetsko uïinkovitost, veïji elektriïni iz- koristek, tiho obratovanje, mo- žnost ohranjanja in skladišïenja ïiste energije (v obliki vodika) ter poveïano varnost in zanesljivost oskrbe z elektriïno energijo. 553 Ventil 15 /2009/ 6 ALI STE VEDELI getskih potreb na specifiïni lokaciji je predviden za namestitev najveï treh oseb z zagotavljanjem ugodnega delovno-bivalnega okolja v skladu z vojaškimi standardi (temperaturni po- goji okolja od -32 o Cdo49 o C). Sistem poleg osnovnih potreb po toploti/hla- du (ogrevanje, hlajenje in sanitarna voda) zadovoljuje tudi energetske po- trebe za osebno komunikacijsko ter raïunalniško opremo, za notranjo in zunanjo osvetlitev ter za zagotavlja- nje elektriïnega napajanja v okolici kontejnerja. Pri tem se je v fazi naïrtovanja in iz- vedbe zlasti sledilo naslednjim ciljem: – zagotovitev robustnosti vse in- tegrirane opreme glede na zahte- ve dopustnih vibracij in ravnanja s kontejnerjem v fazi delovanja in fazi transporta (kopenski, zraïni, ladijski transport), – omogoïanje modularnosti siste- ma strojnih in elektro povezav z drugimi sklopi oziroma podsklopi celotnega sistema, – doseganje maksimalne funkcion- alnosti pri namestitvi vseh podsk- lopov v kontejner, – omogoïanje povezljivosti veï kon- tejnerskih enot za pokrivanje pov- eïanih energetskih potreb. Energetska centrala obsega približno 1/3 celotne prostornine kontejnerja. V njej je namešïena vsa potrebna energetska oprema vkljuïno z go- rivnimi celicami (sklad 79-tih vodno hlajenih nizkotemperaturnih gorivnih celic). Vodik, ki se uporablja kot gori- vo, je shranjen v standardnih jeklen- kah združenih v snope v loïenem, plinsko zatesnjenem prostoru. Do- datno varnost zagotavlja možnost naravnega prezraïevanja kontejner- ja in integrirani varnostni sistem za zaznavanje poveïane koncentracije vodika. Proizvedena elektriïna energija in toplota iz agregata na gorivne celi- ce, ki presega trenutne potrebe po- sameznega kontejnerja, se lahko v primeru modularne postavitve veï kontejnerjev, uporablja v drugih loïenih kontejnerjih. Poseben iz- ziv pri oblikovanju kontejnerja in namešïanju opreme je bil doseïi tako zasnovo kontejnerja, ki v skladu z vojaškimi standardi omogoïa eno- staven transport na obmoïje uporabe s pomoïjo tovornjaka ali helikopter- ja. Zato je bil izbran sistem MultiLift kontejnerja. Mobilna kogeneracijska enota na go- rivne celice je primerna za uporabo v reševalnih akcijah ob raznih narav- nih nesreïah, v vojaških operacijah, v gradbeništvu, za organizacijo pri- reditev na prostem, ipd. - torej pov- sod, kjer je za doloïen ïas potreben zanesljiv in neodvisen vir energije ter bivalno-delovni prostor za manjšo skupino ljudi. ZakljuÏek Rezultat projekta ni zgolj demonstra- cijski prototip izdelka za namensko uporabo, temveï predstavlja odliïni izhodišïni poligon za preverjanje dejanskih zmogljivosti implementi- ranih podsklopov vodikovih tehno- logij. Izvajalci projekta verjamemo, da so vodikove tehnologije na osnovi go- rivnih celic tehnologije prihodnosti, ki bodo postale del celostne rešitve oskrbe s ïistimi viri energije. Tudi zato smo omenjena podjetja in IJS konec prejšnjega leta postali usta- novni ïlani Razvojnega centra za vodikove tehnologije (RCVT) z ambi- cioznim ciljem, da bo center s svojo raziskovalno-razvojno dejavnostjo v naslednjih 5 letih omogoïil razvoj in proizvodnjo kljuïnih komponent za gorivne celice, v naslednjih 10 letih pa omogoïil gradnjo lastnih siste- mov z gorivnimi celicami in njihovo vgradnjo v razliïne namenske apli- kacije. Rezultati predmetnega projekta pred- stavljajo dodatno motivacijo za do- sego skupnih ciljev, da s prihodnjim tesnim sodelovanjem postanemo po- membni in prepoznavni partnerji v globalnih dobaviteljskih verigah pod- sklopov za implementacijo vodikovih tehnologij. Slika 2. Umestitev gorivne celice omogoÏa enostavno uporabo in vzdrževanje gorivne celice Slika 3. Poseben izziv je bil namestitev opreme in oblikovanje kontejnerja, da ustreza zahtevnim pogojem transporta