32. Znanstveno stručni susret stručnjaka za plin, Opatija 3.-5. svibnja 2017.

• prijedlog teme predavanja: Elementi buduće energetske strategije i distribuirana

proizvodnja energije

• ime i prezime autora (glavnog autora): Domina Cikatić Šanić

• ime i prezime osobe koja će usmeno prezentirati rad na skupu: Domina Cikatić Šanić

• naziv tvrtke, adresa, br. telefona, br. faksa, e-mail adresa autora: FESB, R.Boškovića 32,

21000 Split, 021/305-944, dcikat00@fesb.hr

• naslov rada na hrvatskom i engleskom jeziku: Analiza efikasnosti hibridnog sustava s

gorivnim člancima na prirodni plin u Dalmaciji/ Efficiency Analysis of Hybrid System with

Natural Gas powered Fuel Cells in Dalmatia

• ključne riječi na hrvatskom jeziku: reformer goriva, membranski gorivni članak,

kogeneracija, pohrana topline

• ključne riječi na engleskom jeziku: fuel reformer, PEMFC, cogeneration, heat storage

• prošireni tekst sažetka (summary) na hrvatskom i engleskom jeziku

(1 str. hrv. +1 str. engl. teksta)

Summary:

Increasing energy consumption, lack of fossil fuels, the global warming issues, as well

as increased public concern for environmental protection have led to fast progress of

alternative energy sources and decentralized energy systems. Currently most interesting

technology for simultaneous production of heat and power is cogeneration technology (CHP)

with fuel cells. Conventional heat and power systems for household supply are consisted of

two different and separated processes of energy flow, while in CHP system there is only one

process of heat and power production. Generated 'waste heat' is used to follow thermal load of

the building and to significantly increase fuel consumption efficiency. In the fuel cell

chemical energy of the fuel is directly and continuously converted into electricity. Generated

heat from PEMFC is also used in cogeneration for space heating or domestic hot water

(DHW) preparation. The hydrogen needed to power fuel cells (PEMFC) is produced from

natural gas in a special device called reformer. The existing infrastructure of natural gas with

a high efficiency reformation contributes to faster market placement of fuel cells during the

technology transition period.

The energy system for heating/cooling purposes and domestic hot water preparing in

the Mediterranean environment (Split) is presented in this paper. Proton exchange fuel cells

(PEMFC), electric heat pump (HP), solar thermal collector (STC) and thermal storage tank

(TS) are the main parts of the modeling system. Three heat sources are involved in DHW

preparation, depending on availability. During the hours with sufficient amount of solar

energy, the energy is converted into heat by solar thermal collector and which then is storage

in TS. In the summer cooling season, electric heat pump can be used to maintain the internal

project temperature of the house, with simultaneous DHW preparing. Specifically, the

absorbed heat from the air flowing through isolated housing is used to heat water for TS. A

fan provides air flow that flows through evaporator where the air is cooled to 10° C, while the

DHW can be heated to a maximum of 50°C. PEMFC produces electricity needed to power the

heat pump compressor, while at the same time the generated waste heat and heat generated

due to PEMFC cooling are also used to power the TS. The heat stored in the TS is taken by

the system during the hours when mentioned devices produce less energy than required by a

household.

An oversized system results in a large amount of unused waste heat. Frequent and

sudden load changes in incorrectly modeled and poorly regulated system cause CHP units to

turn on and off a large number of times in short intervals, which drastically increases

maintenance costs.

Since the technology of CHP system with fuel cell is in a range of advanced research

phase, through pilot demonstration phase (Germany) to early commercial phase (Japan), it is

necessary to continue the investment in research and development, to maximize reformer

efficiency, increase the durability of fuel cells and with application of new technologies and

materials reduce the price of equipment.

Sažetak:

Sve veća potrošnja energije, pomanjkanje fosilnih goriva, opasnost od globalnog

zatopljenja, kao i povećana briga javnosti za zaštitu okoliša doveli su do ubrzanog napretka

alternativnih izvora energije i decentraliziranih energetskih sustava. Trenutno najzanimljivija

tehnologija namijenjena istovremenoj proizvodnji električne energije i topline je

kogeneracijska tehnologija (CHP, engl. Combined Heat and Power) s gorivnim člancima. Za

razliku od konvencionalnog sustava opskrbe kućanstava el. energijom i toplinom, koji se

sastoji od dva odvojena i različita procesa protoka energije, CHP sustav omogućuje korištenje

jednog procesa u kojem se 'otpadna toplina' nastala u proizvodnji električne energije koristi

kako bi se zadovoljila potražnja objekta za grijanjem, čime se značajno povećava učinkovitost

potrošnje goriva. U gorivnim člancima se direktno i kontinuirano kemijska energija goriva

pretvara u električnu energiju, pri čemu također dolazi do generiranja topline koja se u

kogeneraciji koristi za zagrijavanje prostora ili pripremu potrošne tople vode (PTV). Vodik

potreban za pogon membranskih gorivnih članaka (PEMFC) se proizvodi iz prirodnog plina u

posebnom uređaju tzv. reformeru. Tijekom tehnološki prijelaznog razdoblja postojeća

infrastruktura prirodnog plina uz visoki stupanj učinkovitosti reformacije doprinosi bržem

plasmanu uređaja s gorivnim člancima na tržište.

U ovom će radu biti prezentiran energetski sustav za grijanje/hlađenje prostora i

pripremu PTV u mediteranskom okruženju (Split). Osnovne dijelove sustava čine

membranski gorivni članci (PEMFC), električna dizalica topline (DT), solarni toplinski

kolektor (STK) i toplinski spremnik (TS). U pripremi PTV sudjeluju tri izvora topline, ovisno

o dostupnosti. Tijekom sati s dovoljnom količinom dozračene sunčeve energije, solarni

toplinski kolektor pretvara solarnu energiju u toplinsku i napaja TS. U ljetnom periodu

hlađenja prostora moguće je pomoću električne dizalice topline održavati unutarnju projektnu

temperaturu prostora, uz istovremeno zagrijavanje PTV. Naime, apsorbiranom toplinom iz

zraka koji struji kroz izolirano kućište zagrijava se PTV u toplinskom spremniku. Ventilator

osigurava protok zraka koji struji preko isparivača pri čemu se zrak hladi za 10° C, dok je

PTV moguće zagrijati na maksimalno 50° C. PEMFC proizvodi električnu energiju potrebnu

za napajanje kompresora dizalice topline, dok se pri tom generirana otpadna toplina i toplina

nastala uslijed hlađenja PEMFC također koriste za napajanje TS. Sustav će uzimati toplinu

pohranjenu u TS za pripremu PTV u satima kada navedeni uređaji proizvode manje energije

nego što zahtijeva domaćinstvo.

Predimenzionirani sustav ima za posljedicu veliku količinu neiskorištene otpadne

topline. Kod nepravilno modeliranog i loše reguliranog sustava, česte i nagle promjene

opterećenja uzrokuju veliki broj isključivanja /uključivanja u rad CHP jedinice u kratkim

vremenskim razmacima, čime se drastično povećavaju troškovi održavanja.

S obzirom da se tehnologija CHP sustava s gorivnim člancima nalazi u rasponu od

napredne istraživačke faze do pilot- demonstracijske faze (Njemačka) / rano komercijalne

faze (Japan), potrebno je i nadalje ulagati u istraživanje i razvoj, kako bi se povećala

učinkovitost reformera i trajnost gorivnih članaka, te primjenom novih tehnoloških rješenja i

materijala snizila cijena opreme i postrojenja.

1. Uvod

Referentni turistički objekt/hotel smještajnog kapaciteta od 100 ležaja nalazi se u

području mediteranske klime (Split, Hrvatska). Potrošnja električne energije je 1000kWh/d,

pri čemu je satna vršna potrošnja iznosa 92,81 kW. Klasični način dobivanja energije odnosi

se na dva neovisna izvora – plinski kotao i električna mreža. Električni profil pokriva se

kupnjom električne energije iz mreže, u iznosu od 365000 kWh godišnje. Priprema potrošne

tople vode (PTV) vrši se pomoću plinskog kotla snage 40 kW, uz proizvedenu količinu

topline od 180 000 kWh/g. Grijanje/hlađenje prostora hotela vrši se pomoću električnih

dizalica topline. Ukupna snaga kompresora iznosi 62,5 kW uz potrošnju 500 kWh/d.

U ovom radu analizirana je mogućnost dobave električne i toplinske energije iz

alternativnih izvora, primjenom kogeneracijskog koncepta s gorivnim člancima (PEMFC).

Kogeneracijski sustav (CHP, engl. Combined Heat and Power) omogućuje korištenje jednog

procesa u kojem se 'otpadna toplina' nastala u proizvodnji električne energije koristi kako bi

se zadovoljila potražnja objekta za pripremom PTV, čime se značajno povećava učinkovitost

potrošnje goriva [1].

Računalna simulacija/optimizacija modela CHP sustava s gorivnim člancima odrađena

je pomoću numeričkog alata HOMER, razvijenog u američkom nacionalnom laboratoriju za

obnovljive izvore energije (NREL) [2] u kombinaciji s Microsoft Excel proračunskim

tablicama.

2. Modeliranje hibridnog sustava za proizvodnju el. energije

Hibridni sustav se sastoji od PEMFC, reformera prirodnog plina, spremnika H2 i

pretvarača el. energije. Spojen je na el. mrežu na način da PEMFC proizvodi el. energiju

tijekom dana, za vrijeme kad je za potrošača na snazi viša tarifa plaćanja usluge kupnje el.

struje. Shema sustava je prikazana na Sl. 1.

Sl. 1.: Shema hibridnog sustava s PEMFC spojenog na el. mrežu

2.1. Dimenzioniranje PEMFC

U gorivnim člancima se direktno i kontinuirano kemijska energija goriva pretvara u električnu

energiju, pri čemu također dolazi do generiranja topline koja se u kogeneraciji koristi za zagrijavanje

prostora ili pripremu potrošne tople vode PTV . Pogonsko gorivo membranskog gorivnog članka

PEMFC je vodik pohranjen u spremniku vodika [3]. Krivulja efikasnosti PEMFC koja se

odnosi na količinu potrošenog H2 u odnosu na proizvedenu električnu energiju prikazana je na

Sl.2. Satna potrošnja goriva u PEMFC određena je u sljedećoj matematičkoj relaciji:

F = F0·Ygen + F1·Pgen (kg/h) (3)

gdje je:

F – satna potrošnja goriva (kg/h)

F0 – koef. odsječka krivulje potrošnje goriva (kg/h kWnom)

F1 – nagib krivulje potrošnje goriva (kg/h kWizl)

Ygen – nominalna snaga (kW)

Pgen – izlazna el. snaga (kW)

Slika 2.: Krivulja efikasnosti PEMFC

Ulazni podaci potrebni za simulaciju rada PEMFC prikazani su u Tablici 1.

Tablica 1.: Ulazni podaci potrebni za modeliranje i simulaciju rada PEMFC

Ulazni podaci Vrijednost

koef. odsječka krivulje H2 , F0 0.003 kg/h kWnom

koef. nagiba krivulje H2 , F1 0.066 kg/h kWizl

Udio otpadne topline 90%

Min. udio opterećenja 10%

Izlazna struja DC

Cijena 1000€/kW

Trošak zamjene 1000€/kW

O&M trošak 0.2€ / god

Radni vijek (sati rada) 15000

2.2. Dimenzioniranje reformera prirodnog plina

Vodik potreban za pogon PEMFC se proizvodi iz prirodnog plina u posebnom uređaju tzv.

reformeru [4]. Tijekom tehnološki prijelaznog razdoblja postojeća infrastruktura prirodnog plina uz

visoki stupanj učinkovitosti reformacije doprinosi bržem plasmanu uređaja s gorivnim člancima na

tržište[5-7]. Ulazni podaci potrebni za modeliranje i simulaciju rada reformera nalaze se u

Tablici 2.

Tablica 2.: Ulazni podaci potrebni za modeliranje i simulaciju rada reformera

Ulazni podaci Vrijednost

Efikasnost 68,6 %

LHV NG 45MJ/kg

Cijena prirodnog plina 1€/m3

Cijena re4mera 1250€/kW

Trošak zamjene 1000€/kW

O&M trošak 0.40€ / god

Radni vijek 25god

2.3. Dimenzioniranje spremnika vodika

U spremniku vodika se pohranjuje vodik potreban za satnu potrošnju. Za potrebe

simulacije uzeta je početna količina vodika u vrijednosti 5%-tne veličine spremnika.

Definirana je i količina vodika na kraju godine koja treba biti jednaka ili veća od one na

početku godine, kako PEMFC ne bi ostao bez goriva. Ulazni podaci potrebni za modeliranje

H2 tanka nalaze se u Tablici 3.

Tablica 3.: Ulazni podaci potrebni za modeliranje H2 tanka

Ulazni podaci Vrijednost

Početna količina H2 u odnosu

na kapacitet tanka 5 %

Cijena H2 tanka 200€/kg

Trošak zamjene 200€/kg

O&M trošak 5€ / god

Radni vijek 25god

2.4.Dimenzioniranje pretvarača el. energije

Preko invertera se el. energijom proizvedenom na istosmjernom izvoru (DC) poslužuje

el. profil AC potrošača, dok ispravljač služi za pretvorbu izmjeničnog napona u istosmjerni

AC/DC. Ulazni podaci potrebni za dimenzioniranje i simulaciju rada pretvarača nalaze se u

Tablici 4.

Tablica 4.: Ulazni podaci potrebni za modeliranje pretvarača el. energije

Ulazni podaci Vrijednost

Efikasnost invertera 92 %

Efikasnost ispravljača 85 %

Cijena pretvarača 750€/kW

Trošak zamjene 750€/kW

O&M trošak 0€ / god

Radni vijek 20god

2.5. Dimenzioniranje toplinskog spremnika TS za pripremu PTV

Toplinski spremnik je dimenzioniran na osnovu dnevne potrošnje tople vode po osobi od

50 lit./d. Temperatura PTV iznosi 50°C, dok je temp. hladne vode na ulazu u TS 12°C.

Dobava topline za pripremu PTV analizirana je na tri načina, ovisno o dostupnosti izvora

topline. Prva kombinacija uključuje rad plinskog kotla za pripremu PTV uz korištenje otpadne

topline iz PEMFC. Druga kombinacija se odnosi na rad PEMC uz dopunu radom solarnog

toplinskog kolektora (STK) [8]. Treća kombinacija omogućava rad PEMFC uz dopunu radom

dizalice topline DT. Shema pripreme PTV u TS kombinacijom različitih izvora topline

prikazana je na Sl.3.

Sl.3.: Shematski prikaz pripreme PTV u TS kombinacijom različitih izvora topline

2.5.1. Dimenzioniranje solarnog toplinskog kolektora STK

Ulazni podaci potrebni za dimenzioniranje solarnog pločastog kolektora sa

selektivnim apsorberom i jednim staklom metodom f-chart [9-10] nalaze se u Tablici 5., a

odnose se na grad Split (43°16'N; 16°52'E). Tijekom sati s dovoljnom količinom dozračene

sunčeve energije, STK pretvara solarnu energiju u toplinsku i dopunjava TS.

Tablica 5.: Vrijednost parametara potrebnih za dimenzioniranje STK

Parametar Vrijednost

Optički stupanj djelovanja kolektora, FR(τα) 0.8

Efektivni koeficijent prolaza topline, FR·k 3.52 W/m2K

Nagib kolektora, β 30°

Kolektorska površina, AK 1m2

Temperatura vode na ulazu u kolektor, θul 30 °C

Godišnji stupanj djelovanja kolektora, η 0.437

Godišnji stupanj pokrivanja kolektora, f 0.932

Za potrebe pripreme PTV kao dopuna radu PEMFC, odabrana je kolektorska površina

od 140 m2.

2.5.2. Dimenzioniranje dizalice topline DT

Dimenzionirana je DT na osnovu rada tijekom ljetnog perioda. U periodu hlađenja

prostora pomoću električne DT osim što se održava unutarnja projektna temperatura prostora,

istovremeno se zagrijava PTV. Naime, apsorbiranom toplinom iz zraka koji struji kroz

izolirano kućište zagrijava se PTV u toplinskom spremniku. Ventilator osigurava protok zraka

koji struji preko isparivača pri čemu se zrak hladi za 10° C, dok je PTV moguće zagrijati na

maksimalno 50°C. U ovom slučaju PEMFC proizvodi električnu energiju potrebnu za

napajanje kompresora DT. Shema rada DT prikazana je na Sl.4.

Sl.4.: Shema rada DT u ljetnom režimu

Uvjeti rada DT u pripremi PTV pri snazi kompresora od 1kW su: tlak radnog medija

R134a na ulazu u kompresor iznosi 0.4 MPa, a temp. 40°C. Na izlazu iz kompresora tlak je

1.6 MPa, a temp. 100°C. Maseni protok rashladnog sredstva R134a iznosi 0,023 kg/s; snaga

izmjenjivača topline u TS iznosi 4,41 kW uz COPHW od 4,41. Snaga isparivača iznosi 3,41

kW, uz COP klimatizacijskog uređaja od 3,41. Maseni protok zraka koji prelazi preko

isparivača iznosi 20,4 kg/min. Odgovarajuće vrijednosti entalpije prikazane su u Tablici 6.

Tablica 6.: Vrijednosti entalpije u kontrolnim točkama procesa u DT

Kontrolna

točka

Entalpija

kJ/kg

1 432,33

2 475,84

3 284,06

4 107.3

5 107.3

6 403,67

Rashladno sredstvo R134a se zagrijava prolaskom kroz isparivač. Adijabatski

izmjenjivač topline na izlazu rashladnog medija iz TS služi za njegovo dodatno hlađenje. Na

ovakav način je moguće povećati kapacitet grijanja PTV, kao i povećati kapacitet hlađenja

zraka u prostoriji [11]. Ukupna instalirana snaga kompresora iznosi 62.5 kW. Za potrebe

pripreme PTV prema termodinamičkim uvjetima rada DT dovoljna je 1/9 ukupne instalirane

snage kompresora.

3. Simulacija rada hibridnog sustava spojenog na el. mrežu

Cilj simulacije/optimizacije je odrediti takav hibridni sustav čije komponente imaju

najmanji kapacitet pri kojem HS neće ostati bez el. napajanja. Pri tom je važno da proizvedeni

višak topline za pripremu PTV bude minimalan. Poštivanje navedenih tehničkih uvjeta ne

znači da je odabrani HS ujedno i najjeftiniji. U tu svrhu potrebno je simulirati rad niza

hibridnih sustava koji se sastoje od istih komponenti, ali različitih kapaciteta. Intervali

pretrage za svaku komponentu sustava prikazani su u Tablici 7.

Tablica 7.: Interval odabira pojedinih komponenti sustava

Komponenta

sustava

Interval /Domena

El. mreža, kW 20,40,60,80,100

PEMFC, kW 0,20,40,60,80,100

Reformer, kg/h 2,4,6,8,10

H2 tank, kg 1,2,5,10

Pretvarač, kW 0,20,40,60,80,100

Ciljani hibridni sustav ima optimalno dimenzionirani kapacitet svake komponente s

obzirom na kriterij odabira najmanjeg kapaciteta kojim je moguće posluživati zadani el. profil

uz zahtjev ne nastajanja viškova topline potrebne za pripremu PTV. Količina proizvedene

topline ne smije biti veća od zahtjeva potrošača za PTV [12].

-

=

j=1,2,3

Q th j,exc = Q min ≥ 0

Dijagram toka podataka u hibridnom sustavu nalazi se na Sl.5. U Tablici 8. prikazani su

kapaciteti pojedinih komponenti sustava, kao rezultat navedenog postupka simulacije i

optimizacije.

Tablica 8.: Odabrani kapacitet komponenti optimalnog sustava

Komponenta

sustava

Kapacitet

El. mreža 100 kW

PEMFC 20 kW

Reformer 2 kg/h

H2 tank 1,38 kg

Pretvarač 20 kW

Sl.5.: Dijagram toka podataka za hibridni sustav

Odabrani hibridni sustav na godišnjoj razini uzima 79.87 % el. energije iz mreže, dok se

preostalih 21.88% proizvede u PEMFC. Grafički prikaz mjesečnog doprinosa PEMFC u

proizvodnji el. energije vidljiv je iz Sl. 6.

Sl.6.: Mjesečni doprinos PEMFC u proizvodnji el. energije

Otpadna toplina nastala radom PEMFC zbog proizvodnje el. energije iskorištena je za

pripremu PTV, u iznosu od 51.21% potrebne topline. Preostalih 48.97% nadomješteno je

radom plinskog kotla. Kao dopuna radu PEMFC u pripremi PTV, osim plinskog kotla (Qth1)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Sij Velj Ožu Tra Svi Lip Srp Kol Ruj List Stu Pro

Mjesečni doprinos PEMFC u proizvodnji el. energije za potrebe hotela

Egrid kWh

EPEMFC kWh

analiziran je još solarni toplinski kolektor (Qth2) i dizalica topline (Qth3). Njihov doprinos je

prikazan na Sl.7.

Sl.7.: Mjesečna proizvedena količina topline za pripremu PTV iz više izvora

Istu količinu topline za pripremu PTV dobivenu radom plinskog kotla, moguće je dobiti iz

STK. Time se uštedjelo na gorivu, međutim ne može se izbjeći višak proizvedene količine

topline zbog velike solarne ozračenosti kolektora u ljetnim mjesecima.

Toplinu za pripremu PTV dobivenu isključivo korištenjem otpadne topline, moguće je

ostvariti kombinacijom rada uređaja PEMFC/DT. U odnosu na klasični način zagrijavanja

PTV samo pomoću plinskog kotla, ušteda na gorivu je 100%-tna.

Analizom viškova proizvedene topline, došlo se do sljedećih zaključaka:

Viškovi proizvedene topline u kombinaciji Qth1: PEMFC/BNG su zanemarivi, te na

godišnjoj razini iznose 0.18%.

Najveći višak proizvedene topline za pripremu PTV od 12,73% godišnje nastaje

kombinacijom Qth2: PEMFC/STK. Višak topline je najizraženiji u ljetnim mjesecima, dok

u tri zimska mjeseca (stu, pro,sij) nedostaje 3% toplinske energije za pripremu PTV.

Radom kombinacije Qth3: PEMFC/DT u ljetnim mjesecima nastaje višak proizvedene

topline od 0,34%.

Mjesečni viškovi proizvedene topline za PTV prikazani su na Sl. 8. za sve analizirane izvore

topline.

Sl. 8.: Mjesečni proizvedeni viškovi topline za pripremu PTV

4. Rezultati simulacije i zaključak

Simuliran je model energetskog sustava prema zahtjevu potrošača energije

zainteresiranog za instaliranje kogeneracijskih gorivnih članaka za proizvodnju električne i

toplinske energije. S obzirom na dnevno promjenljivu potražnju turističkog objekta/hotela za

toplinskom i el. energijom, izvršena je satna analiza rada energetskog sustava s PEMFC

spojenog na el. mrežu u Dalmaciji. Data je optimalna konfiguracija sustava i optimalni režim

rada komponenti sustava, uz uvjet minimalnog kapaciteta svake pojedine komponente

dovoljnog za opskrbu el. i toplinskom energijom, te minimalne proizvedene neiskorištene

topline.

Rezultati simulacije su pokazali kako se u optimalnom sustavu petina (20%) potražnje

za el. energijom proizvede u PEMFC. Ujedno se iskorištenjem otpadne topline ostvaruje 50%

-tna ušteda na gorivu za pripremu PTV. Modelirani sustav u potpunosti ispunjava zahtjeve za

pouzdanom opskrbom toplinskom i električnom energijom u svim promjenjivim uvjetima,

koristeći postojeću infrastrukturu prirodnog plina, kao prijelaznu fazu u primjeni tehnologije

vodika i gorivnih članaka. Primjetno je da se pretvorbom prirodnog plina u vodik i njegovim

korištenjem za proizvodnju električne energije i topline omogućuje ušteda od 50% energije uz

smanjenje emisije CO2.

Uvjeti pod kojima ima ekonomskog smisla ulagati u gorivne članke ovise o potražnji

energije i cijeni iste. Visoka potražnja za energijom, kao i njena visoka cijena idu u prilog

gorivnim člancima s današnjom cijenom. Glavni razlog tržišne nekonkurentnosti sustava s

-3000.000

-2000.000

-1000.000

0.000

1000.000

2000.000

3000.000

4000.000

5000.000

Sij Velj Ožu Tra Svi Lip Srp Kol Ruj List Stu Pro

Qth1,exc kWh

Qth2,exc kWh

Qth3,exc kWh

gorivnim člancima je upravo njihova cijena. Tek smanjenjem troškova na pola današnjeg

iznosa (za 50% ) ulaze u tržišno natjecanje.

Upravo iz tog razloga široku primjenu kogeneracijskih sustava s gorivnim člancima

potiče i Europska unija ciljanim smanjenjem cijene kogeneracije na 5.000 € / kWel do 2020.

godine. Ovaj cilj je moguće postići samo značajnim smanjenjem troškova različitih

komponenti sustava. Trošak reformera koji iznosi 25% od ukupnih troškova mikro-

kogeneracije nije zanemariv dio cjelokupnog troška.

U tom kontekstu, netom završen istraživački projekt REforCELL [13] imao je za cilj

razvoj naprednih reformera za CHP sustave. Rezultati projekta imaju izravan učinak na

izvedbu pojedinih komponenti sustava gorivnih članaka, optimalnu interakciju između BoP

komponenti i gorivnog svežnja, te životni vijek, cijenu i recikliranje svih komponenti sustava

prikladnih za masovnu proizvodnju.

S obzirom da se tehnologija CHP sustava s gorivnim člancima nalazi u rasponu od

napredne istraživačke faze do pilot- demonstracijske faze (Njemačka) / rano komercijalne

faze (Japan), potrebno je i nadalje ulagati u istraživanje i razvoj, kako bi se povećala

učinkovitost reformera i trajnost gorivnih članaka, te primjenom novih tehnoloških rješenja i

materijala snizila cijena opreme i postrojenja [14] .

5. Literatura:

[1] U.S. Department of Energy, „Energy efficiency and Renewable Energy, Hydrogen,

Fuels&Infrastructure Technologies Program, www.energy.gov

[2] T. Lambert, P. Gilman, P. Lilienthal, Micropower system modeling with Homer, in:

Integr. Altern. Sources Energy, John Wiley & Sons, 2006, pp.379–418.

[3] Barbir, F.: “PEM Fuel Cells: Theory and Practice“, Elsevier, 2005.

[4] Ogden J.M.: „Review of small stationary reformers for hydrogen production“, Report

to the international energy agency, Center for Energy and Environmental Studies,

Princeton University, 2001.

[5] Qi A. at all:“Integrated fuel processors for fuel cell application: A review“, Fuel

Processing Technology, pp.3–22, 2007.

[6] Beaver M., Sircar S. :“Decentralized production of hydrogen for residential PEM fuel

cells from piped natural gas by low temperature steam-methane reforming using

sorption enhanced reaction concept“, Clean Energy Systems and Experiences, Kei

Eguchi (Ed.),ISBN: 978-953-307-147-3, 2010.

[7] William E. Liss W.E., Richards M.: „ Development of a natural gas to hydrogen

fuel station“, Proceedings of the 2002 U.S. DOE Hydrogen Program Review

NREL/CP-610-32405

[8] Graham V. A.; Hollands K.G.T., A method to generate synthetic hourly solar

radiation globally, Solar Energy 1990; 44(6), pp. 333–341.

[9] Surface meteorology and solar energy. www.eosweb.larc.nasa.gov/sse

[10] Majdandžić Lj.: „Solarni sustavi – Teorijske osnove, projektiranje, ugradnja i primjeri

izvedenih projekata“ ,Graphis Zagreb, 2010.

[11] Wang Shan K.:“Handbook of air conditioning and refrigeration“, 2-nd edition, ISBN

0-07-068167-8, The McGraw-Hill Companies, 2001.

[12]

[13]

Bhandari B. at all: „Optimization of Hybrid Renewable Energy Power Systems: A

Review“ International journal of precision engineering and manufacturing-green

technology 2(1), pp. 99-112, 2015.

http://www.reforcell.eu/dissemination/publications/2012/2012.php,posjećeno

28.2.2017. [14]

„Fuel cell and hydrogen technologies in Europe; Financial and technology outlook

on the European sector ambition 2014.- 2020.“ www.new-ig.eu