The use of fuel cell technology as electricity and heat generators in residential buildings

• Autorzy: Włodarczyk Renata

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2021.6.2

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie technologii ogniw paliwowych jako generatorów energii elektrycznej i ciepła w obiektach mieszkalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Guided by the assumptions resulting from the Polish Energy Policy until 2040 and the Act on electromobility, hydrogen may become an attractive form of long-term storage of electricity in the future. The article presents the possibilities of using fuel cell technology to generate heat and electricity. The principle of operation of a hydrogen cell was characterized. Existing solutions and trends in the development of this technology were presented. In addition, the financial and technological aspects of fuel cell technology were assessed. The use of fuel cells in a hybrid system is an effective way of storing electricity. Energy storage in the form of hydrogen is a new trend resulting from the advantages of generators converting energy stored in hydrogen, i.e. in fuel cells. Combustion of hydrogen in fuel cells does not emit any toxic gases, the efficiency of this process reaches 85%, the cells have a modular structure, their operation is noiseless and vibration-free.

PL

Kierując się założeniami wynikającymi z Polityki energetycznej Polski do 2040 roku oraz Ustawą o elektromobilności, wodór może stać się w przyszłości atrakcyjną formą długotrwałego magazynowania energii elektrycznej. W artykule przedstawiono możliwości zastosowania technologii ogniw paliwowych do generowania energii elektrycznej i ciepła. Scharakteryzowano zasadę działania ogniwa wodorowego. Przedstawiono istniejące rozwiązania oraz trendy rozwoju tej technologii. Ponadto dokonano oceny technologii ogniw paliwowych w aspekcie finansowym i technologicznym. Wykorzystanie ogniw paliwowych w układzie hybrydowym stanowi efektywny sposób magazynowania energii elektrycznej. Magazynowanie energii w postaci wodoru jest nowym trendem wynikającym z zalet, jakimi charakteryzują się generatory przetwarzające energię zmagazynowaną w wodorze to jest w ogniwach paliwowych. Spalanie wodoru w ogniwach paliwowych nie emituje żadnych toksycznych gazów, sprawność tego procesu dochodzi do 85%, ogniwa mają budowę modułową, ich praca jest bezgłośna oraz bezdrganiowa.

Słowa kluczowe

EN

fuel cells; hydrogen energy generator; CHP generator; emergency system; hydrogen station

PL

ogniwa paliwowe; wodorowy generator energii; generator CHP; system awaryjny; stacje wodorowe

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 6
• Strony: 22--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Włodarczyk Renata

• Department of Energy Engineering, Faculty of Infrastructure and Environment, Czestochowa University of Technology, J. H. Dabrowskiego Str. 69, 42-201 Czestochowa

• https://orcid.org/0000-0002-0093-5178

Bibliografia

• [1] Polityka Energetyczna Polski do 2040 roku (PEP 2040) (in Polish), https://www.gov.pl/documents/33372/436746/PEP2040_projekt_v12_2018-11-23.pdf/ee3374f4-10c3-5ad8-1843-f58dae119936 (accessed on 22 April 2021).
• [2] Krajowy plan na rzecz energii i klimatu https://bip.mos.gov.pl/index.php?id=5608 (accessed on April 2021).
• [3] https://energetyka24.com/polska-pracuje-nad-strategia-wodorowa-bedziemy-musieli-znalezc-swoja-nisze (accessed on 22 April 2021).
• [4] A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe, Komunikat Komisji do Europejskiego Parlamentu, Bruksela 8 lipca 2020 r (accessed on May 2021).
• [5] Navas-Anquita Z., Garcia-Gusano D., Dufour J., Iribarren D., Applied Energy, 259, 2020, 1-11.
• [6] Lotric A., Sekavcnik M., Kustrin I., Mori M., Int. J. Hydrogen Energy, 46, 2021, 10143-10160.
• [7] Wlodarczyk R., Research on the functional properties of materials used for PEMFC fuel cell interconnectors, Publisher Czestochowa University of Technology, Czestochowa, 2011.
• [8] Mustain W.E., Chetenet M., Page M., Kim Y.S., Royal Society of Chemistry, 13, 2020, 2805-2838.
• [9] Thompson S. T., Peterson D., Ho D. , Papageorgopoulos D., J. Electrochem. Soc., 167, 2020, 084514.
• [10] Skorek A., Dreksler M., Włodarczyk R., Wodór jako współczesny nośnik energii, Monografia: Ograniczanie emisji CO2 – przeciwdziałanie zmianom klimatu”, Politechnika Częstochowska, Seria Monografie 308, 2015, 84-97, ISBN 978-83-7193-646-X, ISSN 0860-5017.
• [11] Au S.F., Hermes K., Woudstre N., Journal of Electrochemical Society, 2002, 149, 879-885
• [12] International Energy Agency, Hydrogen Production and Storage, https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/hydrogen.pdf, (accessed on 22 April 2021).
• [13] Demusiak G., Otrzymywanie paliwa wodorowego metodą reformowania gazu ziemnego dla ogniw paliwowych małej mocy, Nafta-Gaz, Państwowy Instytut Badawczy, 2012.
• [14] Demusiak G., Warowny W., Gaz Woda i Technika Sanitarna, 10, 2005, 10-15.
• [15] Melis A. Int. J. Hydrog. Energy, 27, 2002, 1217-1228.
• [16] Włodarczyk R., Kacprzak A., Magazynowanie energii w postaci wodoru w warunkach polskich - potencjał i wyzwania (w:) Nowoczesne technologie konwersji i magazynowania energii, Politechnika Częstochowska, 2019, 138-165, ISBN 978-83-7193-721-7
• [17] Rozendal R.A., Hamelers H.V.M., Euvernik G.J.W., Metz S.J., Buisman C.J.N., Int. J. Hydrogen Energy, 31, 2006, 1632-1640.
• [18] Alptekin G., De Voss S., Dubovik M., Monroe J., Amal-fitano R., Israelson G. J. Materials Engineering and Performance, 15 (4) 2006, 433-446.
• [19] Breeze P., Power System Energy Storage Technologies, 2018, 69-77, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812902-9.00008-0
• [20] Czaplicka-Kolarz K., Scenariusze rozwoju technologicznego kompleksu paliwowo-energetycznego dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju. Część 1., http://docplayer.pl/6988267-Scenariusze-rozwoju-technologicznego-kompleksu-paliwowo-energetycznego-dla-zapewnienia-bezpieczenstwa-energetycznego-kraju.html (accessed on 10 May 2021).
• [21] Tarkowski R, Wybrane aspekty podziemnego magazynowania wodoru, Przegląd Geologiczny, 65 (5) 2017.
• [22] Bunger U., Michalski J., Crotogino F. & Kruck O. – Large-scale underground storage of hydrogen for the grid integration of renewable energy and other applications. [W:] Compendium of Hydrogen Energy, 2006, 133–163.
• [23] ASSESSMENT of the potential, the actors and relevant business cases for large scale and seasonal storage of renewable electricity by hydrogen underground storage in Europe – HyUnder. Grant agreement no. 303417. Executive Summary 23 JUNE 2014; http://hyunder.eu/wp-content/uploads/ (accessed on 10 May 2021).
• [24] https://www.ceog.fr/ (accessed on 10 May 2021).
• [25] Gąsior P., Kaleta J., Wodór jako paliwo w zastosowaniach cywilnych i militarnych, Problemy techniki uzbrojenia, Wydawnictwo WITU, Zeszyt:138, Zielonka 2016.
• [26] https://www.dw.com/pl/jak-słońce-zamienia-wodę-morską-w-wodór-szansa dla Portugalii/ (accessed on April 2021).
• [27] https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/20532/energia-z-farmy-pv-i-magazynu-energii-za-0145-usdkwh (accessed on April 2021).
• [28] Chaczykowski M., Stacjonarne ogniwa paliwowe zasilane gazem ziemnym, Nowoczesne Gazownictwo 1 (2006) XI.
• [29] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 19 grudnia 2005 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązkow uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej oraz zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii. Dz. U. Nr 261, poz. 2187.
• [30] Weidner E., Ortiz Cebolla R., Davies J., Global deployment of large capacity stationary fuel cells, JRC Technical Reports, European Union, 2019.
• [31] www.energy.gov - U.S. Department of Energy (accessed on April 2021).
• [32] Kasirajan K., Saigeetha S., Samrot A.V., Abirami S., Renitta R.E., Dhiva S., 11 (2), 2021, 9420-9431.
• [33] Geiger S., Cropper M., “Fuel Cell Market Survey: Small Stationary Applications”, Fuel Cell Today, 2003
• [34] http://feeds.greentechmedia.com/~r/GTM_Solar/~3/FyMLtVCQ9G8/hdf-energy-unveils-ambitious-hydrogen-project - HDF Energy Touts Big Promises for Its Hydrogen Project in French Guiana (accessed on May 2021)
• [35] www.ballard.com - Ballard’s Commitment to Fuel Cell Technology Innovation - for 40 Years and Counting (accessed on March 2020).
• [36] www.doe.gov – (accessed on 14 May 2021).
• [37] Leśniak A., Światowy rynek ogniw paliwowych, doi:10.15199/48.2020.04.41
• [38] www.hydrogenandfuelcellsafety.info - Hydrogen and Fuel Cells Codes & Standards Coordinating Committee (accessed on 10 May 2021).
• [39] www.fuelcelleurope.org – Fuel Cell Europe (accessed on 10 May 2021).
• [40] www.compositesworld.com/articles/the-markets-fuels-cells-and-batteries-The markets: Fuel cells and batteries (2021) | CompositesWorld (accessed on May 2021).
• [41] www.ec.europa.eu - EU funding possibilities in the energy sector | Energy (europa.eu) (accessed on May 2021).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).