Nowe rozwiązania z zastosowaniem gazu skroplonego LPG

Stacjonarne zastosowanie ogniw paliwowych

Japonia, jako pierwsza, wprowadziła na dużą skalę technologię ogniw paliwowych wykorzystywaną dla potrzeb instalacji stacjonarnych. Stworzono jednostkę produkującą energię elektryczną, która wykorzystuje również ciepło. W ogniwach paliwowych wykorzystywanych w transporcie było ono do tej pory zazwyczaj stracone. Podobnie elektrownie konwencjonalne nie są w stanie wykorzystać całej energii pochodzącej ze spalania paliw i duża część ciepła jest tracona. Możliwość wykorzystania ciepła stwarzają małe jednostki używane w domkach jednorodzinnych. Jeżeli do takiego ogniwa paliwowego dostarczamy gaz skroplony LPG, to uzyskujemy aż 80% energii, w tym w postaci ciepła 44% i energii elektrycznej 36%. W najbardziej zaawansowanych technologicznie elektrowniach jedynie około 40% energii jest wykorzystywane przez finalnego odbiorcę.

Poniżej zamieszczono schemat obrazujący przepływ strumieni energii.

Dodatkowym zyskiem jednostki instalowanej bezpośrednio u odbiorcy jest redukcja emisji dwutlenku węgla od 30 do 40 procent w porównaniu do konwencjonalnych systemów produkcji energii elektrycznej.

Instalacja ogniwa paliwowego składa się z dwóch zasadniczych elementów.

Jednym z nich jest mikro reforming produkujący wodór. W skład zespołu reformingu wchodzą:

- pierwszy stopień reformingu, gdzie przy pomocy pary wodnej otrzymujemy wodór i tlen węgla;
- drugi stopień reformingu utylizujący tlenek węgla na dwutlenek węgla;
- absorber zawierający katalizator usuwający związki siarki zawarte w gazie skroplonym LPG.

Drugim elementem instalacji jest właściwe ogniwo paliwowe, w którym w wyniku spalania wodoru otrzymujemy energię elektryczną oraz ciepło. Ciepło to jest skumulowane w postaci ciepłej wody magazynowanej w zbiorniku. Woda ta jest używana w zależności od potrzeb. Instalacja jest także wyposażona w komputer regulujący i kontrolujący cały system.

Najmniejsza produkowana obecnie jednostka daje moc 750W oraz ciepłą wodę o temperaturze 65oC. Woda ta może być używana zarówno w obiegu zamkniętym do ogrzewania pomieszczeń jak również woda użytkowa do celów bytowych.

Ogniwa paliwowe do wyżej wymienionych instalacji produkowane są przez: Sanyo, Toshibę, Panasonic, Ebarai i Toyotę. Konstrukcję ogniw paliwowych są w ciągłym procesie ulepszania. Pracuje nad tym wiele czołowych firm na świecie, nie tylko japońskich. Również cała instalacja podlega ciągłemu procesowi rozwojowemu i zmianom mającym na celu osiągnięcie niższych kosztów eksploatacyjnych. W tym wyścigu najnowszych technologii przodują jednak firmy japońskie, które wprowadzają na rynek produkt dojrzały całkowicie gotowy do masowej produkcji.

Klimatyzacja z zastosowaniem pomp cieplnych

Pompy cieplne napędzane silnikiem gazowym LPG są wersją rozwojową systemu klimatyzacyjnego dla biur i odbiorców indywidualnych, którzy korzystają z klimatyzacji w okresie letnim oraz z ogrzewania w okresie zimowym.

Pompa cieplna jest instalacją, w której zasadniczym elementem jest kompresor napędzany silnikiem gazowym LPG. W instalacji tej krąży czynnik odbierający ciepło z pomieszczeń, który oddaje je latem na zewnątrz. Zimą system działa odwrotnie. Jednostki tego typu są niezwykle wydajne z uwagi na wykorzystywanie energii cieplnej gazu w wylotowych silnikach. Z silnika gazowego LPG możemy uzyskać 30% energii w postaci mechanicznej do napędu kompresora oraz dodatkowo ok. 55% energii cieplnej z gazów wylotowych silnika.

Jeżeli do bilansu cieplnego przyjmiemy, że urządzenie klimatyzacyjne dodatkowo utylizuje ciepło bądź to pobrane z klimatyzowanych pomieszczeń, bądź w cyklu odwrotnym, to uzyskujemy łączny bilans cieplny lub wydajność cieplną takiego urządzenia powyżej 100% w stosunku do energii włożonej do napędu silnika gazowego.

Jednostki tego typu są bardzo powszechne w użyciu w Japonii. Produkuje się je jako zespoły od 1,4 do 25KW. Dużą ich zaletą jest możliwość szeregowego łączenia dla np. większych kompleksów biurowych.

Wiele firm na świecie produkuje instalacje klimatyzacyjne typu schładzania latem i ogrzewania zimą. W większości są to jednak instalacje z napędem elektrycznym. W przeciwieństwie do instalacji klimatycznych napędzanych silnikiem elektrycznym instalacje z napędem gazowym LPG wykorzystują duże ilości ciepła gazów wylotowych silników spalinowych napędzanych gazem. Biorąc pod uwagę efektywność takiej instalacji oraz całkowity efekt cieplarniany to, omawiane małe instalacje klimatyzacyjne z napędem gazowym LPG są lepszą alternatywą niż np. instalacje klimatyzacyjne, do których dostarcza się energię elektryczną produkowaną z węgla.