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La micro combinación de calor y energía , micro-CHP , µCHP o mCHP es una extensión de la idea de la cogeneración a la casa unifamiliar o multifamiliar o al edificio de oficinas pequeñas en el rango de hasta 50 kW . [1] Las tecnologías habituales para la producción de calor y energía en un proceso común son, por ejemplo , motores de combustión interna , micro turbinas de gas , motores Stirling o pilas de combustible .

La generación local tiene el potencial de una mayor eficiencia que los generadores tradicionales a nivel de la red, ya que carece del 8-10% de pérdidas de energía derivadas del transporte de electricidad a largas distancias. También carece del 10-15% de pérdidas de energía del transporte de calor en las redes de calefacción debido a la diferencia entre el portador de energía térmica (agua caliente) y el ambiente externo más frío.

Los sistemas más comunes utilizan gas natural como fuente de energía primaria y emiten dióxido de carbono ; sin embargo, la eficiencia efectiva de la producción de calor de cogeneración es mucho mayor que la de una caldera de condensación y, por tanto, reduce las emisiones y los costes de combustible.

Resumen [ editar ]

Un sistema micro-CHP generalmente contiene un pequeño motor térmico como motor principal que se utiliza para hacer girar un generador que proporciona energía eléctrica , mientras que simultáneamente utiliza el calor residual del motor principal para la calefacción de espacios de un edificio individual y el suministro de agua caliente sanitaria . [2] Con las pilas de combustible no hay maquinaria giratoria, pero la pila de la pila de combustible y, en su caso, también el reformador proporcionarán calor útil. La pila genera energía CC que es convertida por el inversor CC / CA en voltaje de red. La UE define la microcogeneración como una potencia eléctrica de salida inferior a 50 kW [1].sin embargo, otros tienen definiciones más restrictivas, hasta <5 kWe. [3]

Un microgenerador de CHP puede seguir principalmente la demanda de calor, entregando electricidad como subproducto, o puede seguir la demanda eléctrica para generar electricidad , con el calor como subproducto. Cuando se utilizan principalmente para calefacción, los sistemas de microcogeneración pueden generar más electricidad de la que se demanda instantáneamente; el excedente luego se inyecta en la red.

El propósito de la cogeneración es aprovechar más la energía química del combustible. La razón para utilizar sistemas de cogeneración es que las grandes centrales térmicas que generan energía eléctrica quemando combustible producen entre un 40% y un 60% de calor residual a baja temperatura , debido al teorema de Carnot . [4] La temperatura producida por este calor residual (alrededor de 80 ° C - 150 ° C) sí permite su uso para calefacción de espacios, por lo que en algunas áreas urbanas se han instalado redes de calefacción urbana. Las redes de calor tienen una extensión limitada, ya que no es económico transportar calor a largas distancias debido a la pérdida de calor de las tuberías, y no llegará a áreas de baja densidad de población, o ingresos por CAPEX.bajará. Donde no es posible la calefacción urbana debido a la baja densidad de demanda de calor o porque la empresa de servicios públicos local no ha invertido en costosas redes de calefacción, esta energía térmica generalmente se desperdicia a través de torres de enfriamiento o se descarga en ríos, lagos o el mar.

Los sistemas de microcogeneración permiten una cogeneración altamente eficiente mientras se usa el calor residual, incluso si la carga de calor servida es bastante baja. Esto permite utilizar la cogeneración fuera de los núcleos de población, o incluso si no existe una red de calefacción urbana. Es eficiente generar la electricidad cerca del lugar donde también se puede utilizar el calor. Las pequeñas plantas de energía (µCHP) están ubicadas en edificios individuales, donde el calor se puede utilizar para apoyar el sistema de calefacción y recargar el tanque de agua caliente sanitaria, ahorrando así aceite de calefacción o gas de calefacción. Los sistemas de cogeneración pueden aumentar la utilización total de energía de las fuentes de energía primaria. Por lo tanto, la cogeneración ha ido ganando popularidad en todos los sectores de la economía energética, debido al aumento de los costos de la electricidad y el combustible, en particular los combustibles fósiles, y debido a preocupaciones ambientales, en particular.cambio climático . [5]

En una central eléctrica tradicional que suministra electricidad a los consumidores, aproximadamente el 34,4% de la energía primaria del combustible de entrada, como el carbón , el gas natural , el uranio , la energía solar térmica de petróleo o la biomasa , llega al consumidor a través de la electricidad [6], aunque la eficiencia puede ser del 20% para plantas muy antiguas y del 45% para plantas de gas más nuevas. Por el contrario, un sistema de cogeneración convierte entre el 15% y el 42% del calor primario en electricidad y la mayor parte del calor restante se captura para agua caliente o calefacción de espacios.. En total, más del 90% del calor de la fuente de energía primaria (basada en LHV) se puede utilizar cuando la producción de calor no supera la demanda térmica. [7] [8] [9] [10] [11]

Después del año 2000, la microcogeneración se ha vuelto rentable en muchos mercados de todo el mundo, debido al aumento de los costos de la energía. El desarrollo de sistemas de microcogeneración también se ha visto facilitado por los recientes desarrollos tecnológicos de pequeños motores térmicos. Esto incluye un mejor rendimiento y rentabilidad de las pilas de combustible , motores Stirling , motores de vapor , turbinas de gas , motores diesel y motores Otto .

Los sistemas combinados de calor y energía (CHP) para hogares o pequeños edificios comerciales generalmente se alimentan con gas natural para producir electricidad y calor. [12] Si no se dispone de acceso a la red de gas natural, que en general es la alternativa más barata, el GLP , el GNL o el combustible para calefacción (diesel) podrían ser una alternativa. La celda de combustible PEMFC mCHP funciona a bajas temperaturas (50 a 100 ° C) y necesita hidrógeno de alta pureza. Es propenso a la contaminación; se realizan cambios para operar a temperaturas más altas y mejoras en el reformador de combustible. La SOFCLa celda de combustible mCHP funciona a alta temperatura (500 a 1000 ° C) y puede manejar bien diferentes fuentes de combustible, pero la alta temperatura requiere materiales costosos para manejarla; se realizan cambios para operar a una temperatura más baja. Debido a la temperatura más alta, la SOFC en general tiene un tiempo de arranque más largo y necesita una salida de calor continua incluso en momentos en que no hay demanda térmica.

Los sistemas de cogeneración conectados a enfriadores de absorción pueden utilizar el calor residual para la refrigeración . [13]

Un informe de 2013 del Reino Unido de Ecuity Consulting indicó que MCHP es el método más rentable de utilizar gas para generar energía a nivel doméstico. [14] [15]

La revisión de la industria de las pilas de combustible indicó en 2013 que, con el 64% de las ventas mundiales, la micro-combinación de calor y energía de las pilas de combustible había superado a los sistemas de microcogeneración convencionales basados ​​en motores en ventas en 2012. [16]

Tecnologías [ editar ]

Los sistemas de motores de microcogeneración se basan actualmente en varias tecnologías diferentes: [17]

  • Motores de combustión interna
  • Motores Stirling
  • Pila de combustible
  • Microturbinas
  • Motor de vapor / motor de vapor [18] (que utiliza agua tradicional o productos químicos orgánicos como refrigerantes )

Combustibles [ editar ]

Hay muchos tipos de combustibles y fuentes de calor que pueden considerarse para micro-CHP. Las propiedades de estas fuentes varían en términos de costo del sistema, costo del calor, efectos ambientales, conveniencia, facilidad de transporte y almacenamiento, mantenimiento del sistema y vida útil del sistema. Algunas de las fuentes de calor y combustibles que se están considerando para su uso con micro-CHP incluyen: gas natural , GLP , biomasa , aceite vegetal (como aceite de colza ), gas de madera , energía solar térmica y últimamente también hidrógeno., así como sistemas multicombustible. Las fuentes de energía con las emisiones más bajas de partículas y dióxido de carbono neto incluyen la energía solar, el hidrógeno, la biomasa (con gasificación en dos etapas en biogás ) y el gas natural. Debido a la alta eficiencia del proceso de cogeneración, la cogeneración tiene aún menores emisiones de carbono en comparación con la transformación de energía en calderas de combustión fósil o centrales térmicas. [19] [20]

La mayoría de los sistemas de cogeneración utilizan gas natural como combustible, porque el gas natural se quema fácil y limpiamente, puede ser económico, está disponible en la mayoría de las áreas y se transporta fácilmente a través de tuberías que ya existen para más de 60 millones de hogares. [21]

Tipos de motor [ editar ]

Los motores alternativos de combustión interna son el tipo de motor más utilizado en los sistemas de microcogeneración. [12] Los sistemas basados ​​en motores de combustión interna alternativos se pueden dimensionar de manera que el motor funcione a una única velocidad fija, lo que generalmente resulta en una mayor eficiencia eléctrica o total. Sin embargo, dado que los motores alternativos de combustión interna tienen la capacidad de modular su potencia de salida cambiando su velocidad de funcionamiento y la entrada de combustible, los sistemas de microcogeneración basados ​​en estos motores pueden tener una potencia eléctrica y térmica variable diseñada para satisfacer la demanda cambiante. [22]

El gas natural es adecuado para motores de combustión interna , como motores Otto y sistemas de turbinas de gas . Las turbinas de gas se utilizan en muchos sistemas pequeños debido a su alta eficiencia, tamaño pequeño, combustión limpia, durabilidad y bajos requisitos de mantenimiento. Las turbinas de gas diseñadas con cojinetes de aluminio y refrigeración por aire funcionan sin aceite lubricante ni refrigerantes. El calor residual de las turbinas de gas se encuentra principalmente en el escape, mientras que el calor residual de los motores de combustión interna alternativos se divide entre el escape y el sistema de refrigeración.

Los motores de combustión externa pueden funcionar con cualquier fuente de calor de alta temperatura. Estos motores incluyen el motor Stirling , el turbocompresor de "gas" caliente y el motor de vapor . Ambos tienen una eficiencia del 10% al 20% y, a partir de 2014, se están produciendo pequeñas cantidades para productos de microcogeneración.

Otras posibilidades incluyen el ciclo de Rankine orgánico , que opera a temperaturas y presiones más bajas utilizando fuentes de calor de bajo grado. La principal ventaja de esto es que el equipo es esencialmente una unidad de aire acondicionado o refrigeración que funciona como un motor, por lo que las tuberías y otros componentes no necesitan diseñarse para temperaturas y presiones extremas, lo que reduce el costo y la complejidad. La eficiencia eléctrica se ve afectada, pero se presume que dicho sistema utilizaría calor residual o una fuente de calor como una estufa de leña o una caldera de gas que existiría de todos modos para fines de calefacción de espacios.

El futuro de la calefacción y la energía combinadas, en particular para los hogares y las pequeñas empresas, seguirá viéndose afectado por el precio del combustible, incluido el gas natural. A medida que los precios del combustible continúen subiendo, esto hará que la economía sea más favorable para las medidas de conservación de energía y un uso más eficiente de la energía , incluida la cogeneración y microcogeneración.

Pilas de combustible [ editar ]

Las pilas de combustible generan electricidad y calor como subproducto. Las ventajas de una aplicación de pila de combustible estacionaria en comparación con la cogeneración Stirling son la ausencia de piezas móviles, el menor mantenimiento y el funcionamiento más silencioso. El excedente de electricidad se puede devolver a la red. [23]

Las pilas de combustible PEMFC alimentadas con gas natural o propano utilizan un reformador de vapor para convertir el metano del suministro de gas en dióxido de carbono e hidrógeno; el hidrógeno luego reacciona con el oxígeno en la celda de combustible para producir electricidad. [24] Un micro-CHP basado en pilas de combustible PEMFC tiene una eficiencia eléctrica del 37% LHV y 33% HHV y una eficiencia de recuperación de calor del 52% LHV y 47% HHV con una vida útil de 40.000 horas o 4000 ciclos de arranque / parada que es igual a 10 años de uso. Se estima que a finales de 2014 se habían instalado en Japón 138.000 sistemas de cogeneración de pilas de combustible de menos de 1 kW. [17] La mayoría de estos sistemas de cogeneración están basados ​​en PEMFC (85%) y el resto son sistemas SOFC.

En 2013, la vida útil es de unas 60.000 horas. Para las unidades de pila de combustible PEM, que se apagan por la noche, esto equivale a una vida útil estimada de entre diez y quince años. [25]

Objetivos técnicos del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) : Celdas de combustible de energía y calor combinadas residenciales de 1 a 10 kW que funcionan con gas natural . [26]

Desarrollo de pilas de combustible
Tipo2008201220152020
Eficiencia eléctrica a potencia nominal 234%40%42,5%45%
Eficiencia energética de cogeneración 380%85%87,5%90%
Costo de fábrica 4$ 750 / kW$ 650 / kW$ 550 / kW$ 450 / kW
Respuesta transitoria (10% -90% de potencia nominal)5 minutos4 min3 min2 minutos
Tiempo de puesta en marcha a partir de 20 ° C de temperatura ambiente60 min45 min30 minutos20 minutos
Degradación con ciclismo 5<2% / 1000 h0,7% / 1000 h0,5% / 1000 h0,3% / 1000 h
Vida útil 66.000 horas30.000 horas40.000 horas60.000 horas
Disponibilidad del sistema97%97,5%98%99%

1 Gas natural de servicio estándar suministrado a presiones típicas de la línea de distribución residencial.
2 Red de CA regulada / valor calorífico inferior del combustible.
3 Solo el calor disponible a 80 ° C o más se incluye en el cálculo de eficiencia energética de CHP.
4 El costo incluye los costos de materiales y mano de obra para producir la pila, más cualquier saldo de la planta necesario para la operación de la pila. Coste definido en 50.000 unidades / año de producción (250 MW en módulos de 5 kW).
5 Basado en el ciclo operativo que se lanzará en 2010.
6 Tiempo hasta> 20% de degradación neta de energía.

Termoeléctrica [ editar ]

Los generadores termoeléctricos que operan con el efecto Seebeck son prometedores debido a su total ausencia de partes móviles. Sin embargo, la eficiencia es la principal preocupación, ya que la mayoría de los dispositivos termoeléctricos no logran un 5% de eficiencia incluso con diferencias de temperatura elevadas.

Microcogeneración solar [ editar ]

CPVT [ editar ]

Esto se puede lograr mediante colector solar híbrido térmico fotovoltaico , otra opción es la energía fotovoltaica y térmica concentrada ( CPVT ), también llamada a veces energía solar combinada de calor ( CHAPS ), es una tecnología de cogeneración utilizada en energía fotovoltaica concentrada que produce tanto electricidad como calor en el mismo módulo. El calor puede emplearse en calefacción urbana , calentamiento de agua y aire acondicionado , desalinización o calor de proceso .

Los sistemas CPVT se están produciendo actualmente en Europa, [27] con Zenith Solar desarrollando sistemas CPVT con una eficiencia declarada del 72%. [28]

Sopogy produce un sistema de energía solar microconcentrada (microCSP) basado en colectores cilindro-parabólicos que se puede instalar sobre edificios o viviendas, el calor se puede utilizar para calentar agua o aire acondicionado solar , también se puede instalar una turbina de vapor para producir electricidad.

CHP + PV [ editar ]

El reciente desarrollo de sistemas de cogeneración a pequeña escala ha brindado la oportunidad de realizar copias de seguridad de energía interna de conjuntos fotovoltaicos (PV) a escala residencial . [29] Los resultados de un estudio reciente muestran que un sistema híbrido PV + CHP no solo tiene el potencial de reducir radicalmente el desperdicio de energía en el status quo de los sistemas eléctricos y de calefacción, sino que también permite expandir la participación de la energía solar fotovoltaica en aproximadamente un factor de cinco. [29] En algunas regiones, con el fin de reducir el desperdicio por exceso de calor, se ha propuesto un enfriador de absorción para utilizar la energía térmica producida por CHP para enfriar el sistema PV-CHP. [30] Estos sistemas fotovoltaicos trigen + tienen el potencial de ahorrar aún más energía.

Medición neta [ editar ]

Hasta la fecha, los sistemas de microcogeneración logran gran parte de sus ahorros y, por lo tanto, de su atractivo para los consumidores, por el valor de la energía eléctrica que es reemplazada por la electricidad autoproducida. Un modelo de "generación y reventa" o de medición neta respalda esto, ya que la energía generada en el hogar que excede las necesidades instantáneas en el hogar se vende de nuevo a la empresa de servicios eléctricos. Este sistema es eficiente porque la energía utilizada se distribuye y utiliza instantáneamente a través de la red eléctrica . Las principales pérdidas se encuentran en la transmisión desde la fuente al consumidor, que normalmente será menor que las pérdidas incurridas al almacenar energía localmente o generar energía a menos de la eficiencia máxima del sistema micro-CHP. Entonces, desde un punto de vista puramente técnico, la gestión dinámica de la demanda y la medición neta son muy eficientes.

Otra ventaja de la medición neta es que es bastante fácil de configurar. El medidor eléctrico del usuario puede registrar fácilmente la energía eléctrica que sale y entra en el hogar o el negocio. Para una red con relativamente pocos usuarios de microcogeneración, no es necesario realizar cambios en el diseño de la red eléctrica. Además, en los Estados Unidos, las regulaciones federales y ahora muchas estatales requieren que los operadores de servicios públicos compensen a cualquiera que agregue energía a la red. Desde el punto de vista del operador de la red, estos puntos presentan cargas operativas, técnicas y administrativas. Como consecuencia, la mayoría de los operadores de la red no compensan la utilidadcontribuyentes de poder a una tarifa menor o igual a la que cobran a sus clientes. Si bien este esquema de compensación puede parecer casi justo a primera vista, solo representa los ahorros de costos para el consumidor al no comprar energía eléctrica frente al costo real de generación y operación para el operador de micro-CHP. Por lo tanto, desde el punto de vista de los operadores de microcogeneración, la medición neta no es ideal.

Si bien la medición neta es un mecanismo muy eficiente para utilizar el exceso de energía generada por un sistema de microcogeneración, tiene desventajas: mientras que la principal fuente de generación en la red eléctrica es un gran generador comercial, los generadores de medición neta "derraman" energía a la red inteligentede una manera fortuita e impredecible. Sin embargo, el efecto es insignificante si solo hay un pequeño porcentaje de clientes que generan electricidad y cada uno de ellos genera una cantidad relativamente pequeña de electricidad. Cuando se enciende un horno o un calentador de espacio, se extrae aproximadamente la misma cantidad de electricidad de la red que la que emite un generador doméstico. Si el porcentaje de hogares con sistemas de generación aumenta, entonces el efecto en la red puede volverse significativo. La coordinación entre los sistemas de generación en los hogares y el resto de la red puede ser necesaria para un funcionamiento confiable y para evitar daños a la red.

Estado del mercado [ editar ]

Japón [ editar ]

El mayor despliegue de micro-CHP es en Japón en 2009 con más de 90.000 unidades en el lugar, [17] con la gran mayoría son de Honda 's [31] Tipo de 'ECO-se'. [32] Seis empresas de energía japonesas lanzaron el producto PEMFC / SOFC ENE FARM de 300 W – 1 kW [33] [34] en 2009, con 3.000 unidades instaladas en 2008, un objetivo de producción de 150.000 unidades para 2009-2010 y un objetivo de 2.500.000 unidades en 2030. [35] En 2012 se vendieron 20.000 unidades en total dentro del proyecto Ene Farm, lo que hace un total estimado de 50.000 PEMFC y hasta 5.000 instalaciones de SOFC. [36]Para 2013 existe un subsidio estatal para 50.000 unidades. [25] El proyecto ENE FARM pasará 100.000 sistemas en 2014, se instalaron 34.213 PEMFC y 2.224 SOFC en el período 2012-2014, 30.000 unidades de GNL y 6.000 de GLP . [37]

ECOWILL [ editar ]

Vendido por diversas empresas de gas y, a partir de 2013, instalado en un total de 131.000 viviendas. Fabricado por Honda utilizando su motor EXlink monocilíndrico capaz de quemar gas natural o propano. Cada unidad produce 1 kW de electricidad y 2,8 kW de agua caliente. [38]

PEMFC [ editar ]

  • En diciembre de 2012, Panasonic y Tokyo Gas Co., Ltd. vendieron alrededor de 21,000 unidades PEM Ene-Farm en Japón por un precio de $ 22,600 antes de la instalación. [39] [40]
  • Toshiba y Osaka Gas Co., Ltd./Nichigas [41] instalaron 6.500 unidades PEM ENE FARM (fabricadas por CHOFU SEISAKUSHO Co., Ltd. [42] ) en noviembre de 2011. [43]

SOFC [ editar ]

  • A mediados de 2012, JX Nippon Oil Co. & Sanyo y Seibu Gas Energy Co. vendieron alrededor de 4.000 unidades de SOFC Ene Farm. [44]
  • Aisin Seiki en combinación con Osaka Gas, Kyocera , Toyota y Chofu Seisakusho comenzaron en abril de 2012 con las ventas de SOFC ENE-FARM Type S por alrededor de $ 33,500 antes de la instalación. [45]
  • NGK es un fabricante de unidades mCHP de 700W-1 kW. [46]
  • Miura Kogyo [47] y Sumitomo Precision Products con una unidad de 4.2 kW.
  • Toto Ltd. [48]

Corea del Sur [ editar ]

En Corea del Sur , los subsidios comenzarán en el 80 por ciento del costo de una celda de combustible doméstica. [49] El programa Renewable Portfolio Standard con certificados de energía renovable se extiende desde 2012 hasta 2022. [50] Los sistemas de cuotas favorecen a los grandes generadores integrados verticalmente y a las empresas eléctricas multinacionales, aunque solo sea porque los certificados generalmente están denominados en unidades de un megavatio-hora. También son más difíciles de diseñar e implementar que una tarifa de alimentación . [51] En 2012 se instalaron alrededor de 350 unidades mCHP residenciales. [52]

  • PEMFC por GS FuelCell , [53] FuelCell Power, [54] Hyundai Hysco [55] JV con Plug Power y Hyosung , [56]
  • SOFC de KEPRI , [57] LS Industrial Systems (de ClearEdge Power ), Samsung Everland (ClearEdge Power).
  • MCFC de POSCO Energy ( FuelCell Energy ) [58] y Doosan .
  • PAFC Doosan Fuel Cell America
  • AFC AFC Energía

Europa [ editar ]

El proyecto del Séptimo Programa Marco de la Empresa Común de Pilas de Combustible e Hidrógeno de asociación público-privada europea ene.field tiene como objetivo desplegar en 2017 [59] hasta 1.000 instalaciones residenciales de celdas de combustible combinadas de calor y energía (micro-CHP) en 12 estados miembros de la UE.

  • El programa reúne a 9 fabricantes europeos maduros de microcogeneración FC-CHP en un marco de análisis común para realizar pruebas en todas las tecnologías de CHP de pila de combustible disponibles. Las pruebas de microcogeneración de pila de combustible se instalarán y supervisarán activamente en viviendas de toda la gama de mercados europeos de calefacción doméstica, tipos de viviendas y zonas climáticas , lo que conducirá a un valioso conjunto de datos sobre el consumo de energía doméstica y la aplicabilidad de microcogeneración en Europa.
  • El proyecto ene.field también reúne a más de 30 empresas de servicios públicos, proveedores de vivienda y municipios para llevar los productos al mercado y explorar diferentes modelos comerciales para la implementación de microcogeneración. [60] [61] [62]

Suecia [ editar ]

Powercell Suecia es una empresa de pilas de combustible que desarrolla generadores eléctricos respetuosos con el medio ambiente con la tecnología única de pila de combustible y reformador que es adecuada tanto para el combustible existente como para el futuro.

Alemania [ editar ]

En Alemania, se instalaron aproximadamente 50 MW de mCHP hasta 50 kW unidades en 2015. [63] El gobierno alemán está ofreciendo grandes incentivos de CHP, incluida una prima de mercado para la electricidad generada por CHP y un bono de inversión para micro-CHP. El proyecto de prueba alemán Callux tiene instalaciones de 500 mCHP en noviembre de 2014. [37] Renania del Norte-Westfalia lanzó un programa de subvenciones de 250 millones de hasta 50 kW que durará hasta 2017. [64]

PEMFC [ editar ]

  • BDR Thermea / BAXI (Toshiba)
  • Viessmann (Panasonic) [65]
  • Elcore , [66] un complemento de 300W. [67]
  • Tropical [68]
  • Poder de Dantherm
  • Riesaer Brennstoffzellentechnik GmbH (Ingeniería interna ) [69]

SOFC [ editar ]

  • Centro de Tecnología de Pilas de Combustible (ZBT) ( JX Nippon ) [70]
  • Ceramic Fuel Cells instala hasta 2014 hasta 100 unidades SOFC en el marco del proyecto SOFT-PACT [71] con E.ON en Alemania y el Reino Unido. En junio de 2009 se inició una fábrica en Heinsberg , Alemania para la producción de microcogeneradores basados ​​en SOFC para producir 10.000 unidades de dos kilovatios por año. [72]
  • Vaillant (Fuego solar / Staxera) [73]
  • Buderus / Junkers - Bosch Thermotechnik (Aisin Seiki) [74]
  • SOFCpower / Ariston
  • Itho-Daalderop ( Ceres Power )
  • Viessmann ( HEXIS ), [75] [76]

Reino Unido [ editar ]

Se estima que alrededor de 1.000 sistemas de microcogeneración estaban en funcionamiento en el Reino Unido en 2002. Se trata principalmente de Whispergen que utiliza motores Stirling y motores alternativos Senertec Dachs . El mercado cuenta con el apoyo del gobierno a través del trabajo regulatorio y parte del dinero de investigación del gobierno gastado a través de Energy Saving Trust y Carbon Trust , que son organismos públicos que apoyan la eficiencia energética en el Reino Unido. [77] A partir del 7 de abril de 2005, el gobierno del Reino Unido redujo el IVA del 20 al 5% para los sistemas de microcogeneración, con el fin de respaldar la demanda de esta tecnología emergente a expensas de la tecnología existente menos respetuosa con el medio ambiente. La reducción del IVA es efectivamente un 10,63% [78] subsidio para las unidades de microcogeneración en comparación con los sistemas convencionales, que ayudará a las unidades de microcogeneración a ser más competitivas en cuanto a costos y, en última instancia, impulsará las ventas de microcogeneración en el Reino Unido De los 24 millones de hogares en el Reino Unido, se cree que entre 14 y 18 millones son adecuados para unidades de microcogeneración. [79] Dos variedades de celdas de combustible de unidades de cogeneración de mCHP están casi listas para la producción general y se prevé su lanzamiento a los mercados comerciales a principios de 2014. Con la tarifa de alimentación del gobierno del Reino Unido disponible por un período de 10 años, un Se prevé una amplia adopción de la tecnología.

PEMFC [ editar ]

  • A principios de 2012 se instalaron menos de 1000 1 kWe Baxi -Innotech [80] PEM microcogeneradores de BDR Thermea [81]
  • IE-CHP

SOFC [ editar ]

  • Se espera que una fábrica de Ceres Power en Horsham, Reino Unido para la producción de microcogeneradores basados ​​en SOFC, comience la producción de bajo volumen en el segundo semestre de 2009 [82]
  • Pilas de combustible de cerámica

Dinamarca [ editar ]

El proyecto danés mCHP 2007 a 2014 con 30 unidades se encuentra en la isla de Lolland y en la ciudad occidental de Varde . [83] Dinamarca forma parte actualmente del proyecto Ene.field.

  • Pila de combustible EWII
  • Poder de Dantherm ( Poder de Ballard )

Holanda [ editar ]

La subvención micro-CHP se terminó en 2012. [81] Para probar los efectos de mCHP en una red inteligente , 45 naturales gas SOFC unidades (cada uno 1,5 kWh) de Republiq de energía ( células de combustible de cerámica ) serán colocados en Ameland en 2013 para funcionar como una central eléctrica virtual . [84]

Estados Unidos [ editar ]

El gobierno federal es [ ¿cuándo? ] que ofrece un crédito fiscal del 10% para aplicaciones comerciales de CHP y micro-CHP más pequeñas. [ cita requerida ]

En 2007, la empresa estadounidense "Climate Energy" de Massachusetts introdujo el "Freewatt, [85] un sistema micro-CHP basado en un motor Honda MCHP combinado con un horno de gas (para sistemas de aire caliente) o caldera (para sistemas hidrónicos o forzados). sistemas de calefacción de agua caliente).

  • AFC Doosan Fuel Cell America
  • PEMFC Plug Power ( Ballard Power Systems )

El Freewatt ya no está disponible comercialmente (al menos desde 2014). A través de las pruebas, se descubrió que funciona con un 23,4% de eficiencia para electricidad y un 51% de eficiencia para recuperación de calor residual. [86] [87]

Marathon Engine Systems, una empresa de Wisconsin, produce un sistema micro-CHP de potencia eléctrica y térmica variable llamado ecopower con una potencia eléctrica de 2,2 a 4,7 kWe. La ecoenergía se midió de forma independiente para operar a 24,4% y 70,1% de eficiencia eléctrica y de recuperación de calor residual, respectivamente. [86] [88]

Canadá [ editar ]

  • Hyteon PEM [89]

Mediante un programa piloto previsto para mediados de 2009 en la provincia canadiense de Ontario, el constructor de viviendas Eden Oak [90] ofrece el sistema Freewatt con el apoyo de ECR International, [91] Enbridge Gas Distribution y National Grid . [92]

Investigación [ editar ]

Se están realizando pruebas en Ameland , Países Bajos, para una prueba de campo de tres años hasta 2010 de HCNG, donde se agrega un 20% de hidrógeno a la red de distribución local de GNC , los electrodomésticos involucrados son estufas de cocina , calderas de condensación y calderas de microcogeneración. [93] [94]

Micro-CHP Accelerator, una prueba de campo realizada entre 2005 y 2008, estudió el rendimiento de 87 motores Stirling y dispositivos de motor de combustión interna en casas residenciales en el Reino Unido. Este estudio encontró que los dispositivos dieron como resultado un ahorro promedio de carbono del 9% para las casas con una demanda de calor superior a 54 GJ / año. [95]

Un documento de ASME (Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos) describe completamente el desempeño y la experiencia operativa con dos unidades combinadas de energía y calor de tamaño residencial que estuvieron en funcionamiento desde 1979 hasta 1995. [96]

La Universidad Estatal de Oregón, financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Energía de los Estados Unidos - Energía (ARPA-e), probó los sistemas de microcogeneración de última generación en los Estados Unidos. Los resultados mostraron que el sistema de microcogeneración de última generación nominalmente de 1 kWe operó con una eficiencia eléctrica y total (basada en LHV) de 23,4 y 74,4%, respectivamente. [87] El sistema de última generación, nominalmente de 5 kWe, funcionó con una eficiencia eléctrica y total (basada en LHV) de 24,4 y 94,5%, respectivamente. [88]El generador de respaldo doméstico de 7 kWe más popular (no CHP) funcionaba con una eficiencia eléctrica (basado en LHV) del 21,5%. El precio del generador de respaldo de emergencia fue un orden de magnitud menor que el del generador de 5 kWe, pero la vida útil proyectada del sistema fue más de 2 órdenes de magnitud menor. Estos resultados muestran el compromiso entre eficiencia, costo y durabilidad. [86]

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Energía de los Estados Unidos - Energía (ARPA-e) ha financiado $ 25 millones para la investigación de mCHP en el programa GENerators for Small Electrical and Thermal Systems (GENSETS). [97] [98] Se seleccionaron 12 equipos de proyecto para desarrollar una tecnología de mCHP de 1 kWe que puede lograr un 40% de eficiencia eléctrica, tener una vida útil del sistema de 10 años y un costo inferior a $ 3000.

Ver también [ editar ]

  • Generación distribuida
  • Calefacción urbana
  • Tarifa de alimentación
  • Energía geotérmica en Islandia
  • Sistema eléctrico conectado a la red
  • Celda de combustible casera
  • Análisis de pellizco
  • Costo relativo de la electricidad generada por diferentes fuentes.
  • Aplicaciones de celdas de combustible estacionarias
  • Cronología de las tecnologías de hidrógeno
  • Trigeneración
  • Planta de energía virtual

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Celdas de combustible DOE USA en calor y energía combinados