Yakıt hücrelerinin popüler olup olmadığı, bu enerji kullanım yöntemlerine bakarak anlayabilirsiniz.
Yakıt hücresi nedir?
Yakıt hücresi, yakıt potansiyelini serbest bırakmak için kimyasal reaksiyonları kullanan bir güç üretim cihazıdır. Temiz, sessiz, verimli, genişletilebilir ve neredeyse her güç uygulamasında çok yönlülüğe sahiptirler
Geleneksel yakıt yakma teknolojilerinin aksine, yakıt pilleri, hidrojen bakımından zengin yakıtı kimyasal bir işlemle elektriğe dönüştürür. Yakıt pillerinin piller gibi düzenli olarak şarj edilmesine gerek yoktur, ancak bir yakıt kaynağı sağladıkları sürece elektrik üretmeye devam edebilirler.
Yakıt hücresi bir anot, bir katot ve bir elektrolit membrandan oluşur. Bir yakıt hücresinin çalışma prensibi, hidrojenin yakıt hücresinin anotundan ve oksijenin katottan geçmesidir. Anotta, hidrojen molekülleri elektronlara ve protonlara ayrılır. Protonlar elektrolit zarından geçerken, elektronlar devreden geçmeye zorlanır, elektrik ve aşırı ısı üretir. Katotta protonlar, elektronlar ve oksijen, su molekülleri üretmek için birleşir.
Yakıt pilleri yüksek verimliliklerinden dolayı çok temizdir ve yan ürünleri elektrik, atık ısı ve sudur. Yaklaşık on yıllık bir geliştirmeden sonra, yakıt hücreleri bir dizi erken uygulamada iyi avantajlar gösterdi ve birçok alanda mevcut enerji kullanım teknolojileriyle rekabet edebildi, bu da bu teknolojiyi daha çekici kılıyor. .
İster güç ister sabit, ister şebekeden bağımsız veya taşınabilir uygulama gereksinimleri olsun, bu teknoloji çok çeşitli kullanımlara, güvenilirliğe ulaşabilir ve ihtiyaç duyan her alan için güç sağlayabilir. Yakıt hücresi, yanmadan elektrokimyasal enerji üretimini kullanan ve genellikle ulusal hava izin gereklilikleri ile sınırlandırılmayan düşük ila sıfır emisyonlu bir teknolojidir. Çok az hareketli parça olduğu için, yakıt hücresi çok sessizdir ve diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında kurulum alanı küçüktür. Bu iyi özellikler, teknolojinin çatıların, bodrumların, otoparkların, şantiyelerin veya kamusal alanların yanında olduğu gibi iç veya dış mekana yerleştirilmesine izin verir.
Buna ek olarak, yakıt hücreleri, yaklaşık% 50 güç üretim verimliliği ile küçük taşınabilir cihazlardan çok megawatt (mw) kamu hizmeti ölçeğindeki cihazlara kadar ölçeklenebilir. Bazı yakıt hücresi sistemleri, yan ürün ısısını yakalayabilir, böylece elektrik ve ısının birleşik verimliliğini% 90 veya daha yükseğe çıkarabilir.
Yakıt pilleri, geleneksel (fosil yakıt) ve yenilenebilir kaynaklar (biyogaz, biyokütle, güneş ve rüzgar enerjisi) dahil olmak üzere hidrojen içeren hemen hemen her kaynaktan hidrojeni çıkarmak için kullanır. Bu farklı hidrojen kaynakları göz önüne alındığında, yakıt hücreleri ile yenilenebilir ve fosil yakıt endüstrileri arasında bir sinerji vardır. Yakıt hücresi ve hidrojen endüstrileri büyümeye devam ettikçe, bu endüstriler için pazar genişletme fırsatları da genişleyecektir.
Doğal gaz rejenerasyonu
Giderek daha fazla yakıt hücresi, kurumsal tesislere ve kampüslere, veri merkezlerine, perakende mağazalarına, üretim tesislerine, hükümet binalarına, okullara ve hastanelere yerinde güç sağlar ve yan ürünler genellikle yalnızca ısı ve sudur. Amerika Birleşik Devletleri örnek olarak ele alındığında, Amerika Birleşik Devletleri'nin ağırlıklı olarak California, New York ve Connecticut'ta 200 MW'dan fazla büyük ölçekli sabit yakıt hücresi güç üretim kapasitesi kurduğu tahmin edilmektedir.Bu bölgelerdeki ulusal politikalar ve emisyon hedefi kontrolü, yakıt hücresi enerjisinin sürekli kullanımını teşvik etmiştir.
Güney Kore, şebekeye sürekli baz yük gücü sağlayabilen ve bölgesel ısıtma sistemi için yüksek kaliteli ısı sağlayabilen en büyük kamu tesisinde 59 MW'lık bir doğal gaz yakıt hücresi elektrik santrali kurdu. Amerika Birleşik Devletleri'nde Delmarva Power (Delaware), yaklaşık 22.000 haneye sürekli ve güvenilir şebeke gücü sağlayan 30 megavatlık bir doğal gaz yakıt hücresi işletmektedir. Virginia merkezli bir enerji şirketi olan Dominion, Connecticut şebekesine elektrik sağlamak için Bridgeport, Connecticut şehir merkezinde 14,9 MW'lık bir doğal gaz yakıt hücresi tesisine sahiptir. Connecticut'taki United Illuminating ve UIL Holdings Corp.'a elektrik sağlamak için multi-megawatt'lık bir doğal gaz yakıt hücresi tesisi yapım aşamasındadır.
Buna ek olarak, küçük (1 kW) doğal gaz yakıt hücresi sistemleri Japon pazarında kolayca bulunabilmektedir Japonya'da, 100.000'den fazla konut tipi yakıt hücresi sistemi hanelere ve apartmanlara satılmıştır. Bu sayı, Japon hükümetinin 2030 yılına kadar Japon hanelerinin% 10'una (yaklaşık 5,3 milyon hane) güç sağlamak için yakıt hücrelerini kullanmak olan yakıt hücresi planlama hedefini karşılamak için hala istikrarlı bir şekilde artıyor. Konut tipi yakıt hücreleri de Avrupa'da iyi beklentiler göstermiştir.12 Avrupa AB üye ülkesi 1000 konut tipi doğal gaz yakıt hücresi sistemini test etmektedir.
Yakıt hücreleri, Amerika Birleşik Devletleri'nde Connecticut'ta inşa edilecek birkaç mikro şebekeye de dahil edilmiştir.Bu mikro şebekeler, elektrik kesintileri ve diğer acil durumlar sırasında acil durum barınaklarına esnek ve güvenilir güç sağlamak için tasarlanmıştır.
Biyogaz / biyokütle için geniş beklentiler
ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) tahminlerine göre, ABD biyogaz kaynakları% 50 elektrik verimliliği ile yaklaşık 5 gigawatt elektrik üretme kapasitesine sahiptir. DOE raporu ayrıca, biyogaz kaynaklarının çoğunun, aynı zamanda yakıt hücresi enerji üretimi için ana talep merkezleri olan araç (FCEV) ve sabit yakıt hücresi enerji üretimi olan büyük şehir merkezlerinin yakınında yer alacağına da işaret etti.
Bunlar arasında biyogaz kaynağı, genellikle yakılan ve doğrudan atmosfere sera gazları yayan bir yan ürün olan atık su arıtma işleminde (anaerobik çürütme gazı, kısaca ADG) metanın yan ürünüdür. Yakıt hücresi teknolojisi sayesinde Yerinde güç üretimi ("atıktan enerjiye" olarak adlandırılır) bir güç kaynağına dönüştürülebilir. Örneğin, California ve New York'ta elektrik üretmek için ADG ve yakıt hücreleri kullanan bir düzineden fazla kentsel atık su arıtma tesisi var. Microsoft, büyük veri merkezleri için gereken güç altyapısına yatırım yapmaya alternatif olarak, daha küçük veri tesislerinin ve yakıt hücrelerinin terk edilmiş biyogaz çürütücülerinin yakınına yerleştirilmesinde başı çekiyor.
Ayrıca biyogaz, yakıt hücreli elektrikli araçlarda ve yakıt hücresi tahrikli malzeme işleme ekipmanlarında gerekli olan yenilenebilir hidrojenin büyük ölçekli üretiminde de rol oynayabilir. ABD Enerji Bakanlığı, ABD atık su arıtma tesisinin her yıl 500.000 ton metan sağlayabileceğini ve bunun da her gün 600.000 yakıtlı araca yakıt sağlamak için yeterli hidrojen sağlayabileceğini bildirdi. ABD çöp sahaları da her yıl 12,4 milyon ton metan üretebilir ve yeterli hidrojen her gün 13 milyon yakıtlı araç için yakıt sağlayabilir.
Yakın zamanda yapılan bir araştırma, biyogazla çalışan yakıt hücrelerinin yalnızca elektrik ve ısı üretemeyeceğini, aynı zamanda hidrojen akışı da oluşturabileceğini gösterdi. California, Orange County'deki atık su arıtma tesisi, elektrik ve ısı üreten ve tesisin yakınında bulunan bir hidrojen yakıt istasyonuna yenilenebilir doğal gaz sağlayan iki yıllık bir pilot projede üç nesil yakıt hücresi sistemini başarıyla gösterdi.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en büyük soğan işleme tesisi olan Gills Onion (California), soğan işleme atıklarının% 75'ini düşük emisyonlu, karbon nötr enerjiye dönüştürmek için 600 kilowatt (kw) yakıt hücresi kullanıyor. ADG güç kaynağı sistemi, fabrika için temel yük gücü sağlar ve anaerobik çürütücüde soğan atığının işlenmesini desteklemek için yan ürün ısısını kullanır. Şirket, her yıl elektrik maliyetlerinde yaklaşık 700.000 $ tasarruf sağlıyor ve soğan atığının tarım arazilerine taşınmasının yıllık 400.000 $ maliyetini ortadan kaldırıyor. Blue Lake Indian Tribe (California) ayrıca, entegre bir biyokütle yakıt hücresi güç üretim sisteminde odun işlemlerinden elde edilen talaşları hidrojen bakımından zengin sentez gaza dönüştürmek için yerel biyokütle kullanıyor.
Olgun temiz enerji rüzgarı ve güneşin verimli kullanımı
Rüzgar ve güneş enerjisi üretimi, doğrudan depolanamayan fazla elektrik üretecektir, ancak fazla elektrik, hidrojen ve oksijen üretmek için suyu elektrolize etmek ve gelecekte kullanılmak üzere hidrojen ve oksijeni yeraltında depolamak için kullanılabilir.Bu model fazla enerjiyi büyük ölçekte depolayabilir. Yenilenebilir enerji aynı zamanda hidrojeni doğal gaz boru hatlarına enjekte edebilir ve kullanım için aşağı akışa taşıyabilir. Yenilenebilir hidrojen ayrıca tanklarda depolanabilir, taşınabilir, bir hidrojen yakıt ikmal istasyonları ağına enjekte edilebilir ve ardından yakıt hücresi veya otomobil yakıtı olarak kullanılabilir.
