Projekt Energie

Centrum Kształcenia w dziedzinie technologii magazynowania energii w zakresie elektrycznego i chemicznego magazynowania energii, lokalizacja w Cottbus

Centrum Badawcze Wodoru i Magazynowania

Na BTU Cottbus-Senftenberg został zbudowany innowacyjny prototyp elektrolizera alkalicznego, który poddawany jest specjalnym testom i badaniom, również przy pomocy komputerowych algorytmów symulujących. Integralną częścią optymalizacji procesu jest rozwój koncepcji regulacji i sterowania, jak również dopasowanie obciążenia w wyniku fluktuacyjnej dostawy energii z OZE.

Prototyp elektrolizera ciśnieniowego i urządzenia pomocnicze zostały zainstalowane w Centrum Badawczym Wodoru i Magazynowania BTU Cottbus-Senftenberg (Rys. 1, Rys. 2), które to posiada odpowiednie obiekty i wyposażenie techniczne spełniające najwyższe wymogi bezpieczeństwa.

Rys. 1: Centrum Badawcze Wodoru i Magazynowania
Rys. 2: Prototyp elektrolizera ciśnieniowego i urządzenia pomocnicze
 

Elektrolizer ciśnieniowy zaprojektowany jest do pracy przy ciśnieniach wewnętrznych do 60 bar i maksymalnej zdolności produkcji do 30 Nm³ H2/h. Potem następuje oczyszczanie gazu i wyprodukowany wodór o jakości 5.0 trafia po oczyszczeniu do zbiornika ciśnieniowego H2, gdzie jest on tam dalej przechowywany (Rys. 3, Rys. 4).

 
Rys. 3: Schemat procesu magazynowania wodoru w zbiorniku
Rys. 4: Zbiornik do przechowywania wodoru
 

Badania naukowe dotyczące prototypu elektrolizera ciśnieniowego jako głównego elementu elektrowni hybrydowej opartej na wodorze, jak również techniczne sterowanie tego urządzenia oraz jego koncepcyjna integracja stanowią między innymi tematy badań w ramach projektów BTU Cottbus-Senftenberg.

Zastosowanie takiego urządzenia do elektrolizy jako elementu regulacji sieci wymaga, aby elektrolizer był zdolny do pracy w szerokim zakresie obciążenia i regulacji, i aby posiadał elastyczną dynamikę układu regulacji w podziale sekund. Badania w przedziale ciśnienia do 60 bar i symulacja procesu elektrolizy pod obciążeniem dynamicznym są kolejnymi priorytetami projektu badawczego. Ponadto zostaną przebadane możliwości przechowywania gazu i jego wpływ na dynamikę układu regulacji i pracę elektrolizera.

Rys. 5 Schemat zasady działania całego urządzenia
Rys. 6 Schemat pracy urządzeń pomocniczych

Po zainstalowaniu i uruchomieniu wszystkich urządzeń, prototyp elektrolizera ciśnieniowego został poddany testom ze względu na istotne parametry, między innymi w celu wsparcia w zakresie modelowania układu, w trzech połączonych ze sobą etapach eksperymentu.  Celem jest tutaj stworzenie bazy danych odnośnie specyficznego mechanizmu aktywizacji wzg. bezwładności systemu i stopnia zużycia materiałów. Również głównym aspektem badań jest identyfikacja potencjałów optymalizacji procesu.  

Zebrane i zarchiwizowane parametry zostaną odpowiednio zanalizowane i ocenione. Jednocześnie nastąpi porównanie przetworzonych danych wygenerowanych przez komputer z rzeczywistymi wartościami wygenerowanymi w czasie pracy prototypu elektrolizera. Poniżej przedstawiony został całościowy schemat działania (Rys. 5) alkalicznego elektrolizera ciśnieniowego wraz z urządzeniami pomocniczymi (Rys. 6).

 
Rys. 7: Elektrolizer ciśnieniowy
Rys. 8: Elektrolizer ciśnieniowy
Rys. 9: Widok z przodu alkalicznego elektrolizera ciśnieniowego
Rys. 10: Centrum Badawcze Wodoru i Magazynowania
Rys. 11: Niemiecko-polski wyjazd edukacyjny do Centrum Badawczego Wodoru i Magazynowania, Cottbus

Dane techniczne elektrolizera ciśnieniowego

 

Dane techniczne

Typ HDE-05-20

Ciśnienie robocze

10 .. 58 bar

Produkcja gazu H2

20 Nm³/h

(max.  30 Nm³/h)

Czystość gazu

H2: 99,9 Vol-%

O2: 99,5 +/- 0,3 Vol-%

Po procesie oczyszczenia gazu i osuszenia

 99.999 % (5.0)

Temperatura robocza

75 °C

Prąd znamionowy DC

max. 3.000 A

Gęstość prądu

max. 6.000 A/m²

Zakres mocy

 < 10..150 %

Spec. zużycie energii DC

 < 4,5 kWh/Nm³

Elektrolit

25..30% KOH

Tab. 1: Dane techniczne elektrolizera ciśnieniowego

Osoby do kontaktu:

Pani dr n. ekon. Iwona Napierała
Pracownik projektu
CEBra – Centrum für Energietechnologie Brandenburg e.V.
Telefon: 0049 (0)355/ 69-3766
E-Mail:  iwona.napierala@b-tu.de

Pan prof. dr inż. Hans Joachim Krautz
Kierownik projektu
CEBra – Centrum für Energietechnologie Brandenburg e.V.
Telefon: 0049 (0)355/ 69-4501
E-Mail:  krautz@b-tu.de