Fremtidens energiteknologi

Prototech: et firma i CMR-konsernet CMR-konsernet består av CMR (Industriell R&D), Gexcon AS (Prosess & sikkerhet) og Prototech AS CMR-konsernet har levert innovative tekniske løsninger i over 70 år CMR har røtter tilbake til 1930 når Christian Michelsen Institutt ble grunnlagt på arven fra tidligere statsminister Christian Michelsen 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

CMRs Energiaktiviteter CMR Prototech startet utviklingen av SOFC i 1991, og testet verdens første komplette planare SOFC anlegg på naturgass. CMR har som intensjon å lede et Forskningssenter for Miljøvennlig Energi om temaet Offshore vindkraft med deltagelse fra UiB, UiS, UiA og ledende industriaktører. CMR deltar allerede i utviklingen av unike konsepter for vindkraft fra store høyder. CMR er hovedsamarbeidspartner i StatoilHydro sitt Gassnova støttede demonstrasjonsprosjekt ”Rotating Desorber Wheel”, hvor hovedmålsetningen er å demonstrere i pilotskala en revolusjonerende teknologi for absorpsjonsbasert CO2 fangst innen 2011. Mjøllner (1991–1997) BOREAS Rotating Desorber Wheel

CMRs Energiaktiviteter Brenselceller Vind/bølge Nye innovative løsninger Bio Nye integrerte prosesser med brenselceller Kombinert el og biobrensel produksjon H2 produksjon ZEG Elektrolyse Reformerteknologi H2 lagring Metallhydrid CO2 fangst Oksygenpumpe (Oxyfuel) Rotating Desorber Wheel

Generell brenselcelleteknologi

Grunnleggende om brenselceller Tradisjonell måte å utnytte kjemisk energi på: Forbrenning av brensel  Varme  Elektrisk energi Brenselceller konverterer kjemisk energi direkte til elektrisk energi: Elektrokjemisk konvertering av brensel  Elektrisk energi Brenselceller kan konvertere en større del av energien til elektrisitet enn tradisjonell teknologi

Brenselceller: Teknologi og virkemåte Brenselcellen består av: Koblingselementer Katode Elektrolytt Anode Elektrolytten er et fast og tett metalloksid, mens anode og katode er porøse Beskrivelsen gjelder for fast oksid brenselceller (SOFC), men er analog til andre typer brenselceller også

Brenselceller: Teknologi og virkemåte De kjemiske reaksjonene i cellen foregår ved 600- 1000 °C og gir spenning og strøm En enkeltcelle har en typisk driftsspenning på ca. 0.7 V Typisk elektrisk effekt er 0.3-0.5 W cm-2 Beskrivelsen gjelder for fast oksid brenselceller (SOFC), men er analog til andre typer brenselceller også

SOFC: Tilførsel av luft og brensel Koblingselementene leder brensel inn på anodesiden, og luft inn på katodesiden Produktene fra prosessen er vann og CO2 (ved bruk av naturgass) samt nyttbar varme

SOFC: Cellereaksjon Oksygen går inn i den porøse katoden og drar til seg elektroner fra anodesiden. Disse elektronene kommer fra brenselet Oksygenionene går gjennom elektrolytten og slår seg sammen med hydrogen på anodesiden. Vi får vann i gassform som eksos

SOFC: Stack Enkeltceller blir koblet sammen til en stack Manifolder brukt for å tilføre brensel og luft Hver celle er forseglet for å hindre lekkasje mellom cellene Seriekobling øker spenningen, mens parallellkobling øker strømmen

SOFC: Stack 1 liter med SOFC-stack tilsvarer 1 kW elektrisk effekt

Fordeler og anvendelsesområder

Fordeler og anvendelsesområder Produserer elektrisitet og varme direkte fra naturgass, biomasse gassifisert kull… Fremtidsrettet og miljøvennlig teknologi Tilnærmet null utslipp av NOx og SOx Høy virkningsgrad Kan inngå i fremtidens høyeffektive CO2-frie gasskraftverk

Fordeler og anvendelsesområder Skalerbar og fleksibel teknologi God på sentraliserte og desentraliserte løsninger Størrelser fra kW til GW Tilpasningsdyktig uansett valg av fremtidig infrastruktur for CO2 Kan også brukes til transportformål Boligenhet: 5 kW el. + 5 kW varme Større boenheter: 250 kW el. + 250 kW varme Små og store skip: Viser MF Vågen på hydrogendrift Stort kraftverk: 400 MW el. + 700 MW H2

På vei ut av labben

Ut av labben: BKK Brenselcelle Første anlegg for felttesting av brenselcelleteknologi: I drift ute ved Kollsnes Konstruert for å produsere 3 kW strøm og 3 kW varme Totalvirkningsgrad på over 80 % (50 % elektrisk) Teknologien kan benyttes i fremtidens gasskraftverk

Ut av labben: BioCellus Biomasse som brensel gir CO2 nøytral strøm og varme CMR Prototech bygget og testet et SOFC anlegg (1 kW el) drevet på biomasse i München, Tyskland i 2007 med gode resultat Videreutvikling kan senere gi koproduksjon av biobrensel og strøm

Ut av labben: ZEG Fremtidens miljøvennlige gasskraftverk Høytemperatur brenselcelle integrert med reaktor for CO2 fangst Høy virkningsgrad (opp mot 90%) Ideell for kombinert elektrisitet og hydrogen produksjon Demo anlegg (1 kW el + 1 kW H2) testet ved Risavika Gass Senter i Stavanger våren 2008 ZEG-konseptet er patentsøkt av CMR Prototech og IFE

Eksempel på desentralisert ZEG anlegg H2 7.5 MW El 6.9 MW Heat 0.8 MW NG: 15.2 MW CO2 2.7 tons/h, H2O 0.5 tons/h 6.9/(6.9+0.8) = 90 %

Eksempel på sentralisert ZEG anlegg: ZEG POWER Reell størrelse på et 400 MW brenselcelle kraftverk med CO2 fangst og 700 MW H2 produksjon

Ut av labben: MF Vågen med brenselceller Dieselmotoren blir erstattet med en PEM brenselcelle og elektromotor Skal gå på ren hydrogen med vann som eneste eksos CO2-utslippet MF Vågen i dag har (6400 kg/år) blir fjernet Ingen utslipp av NOX og SOX Brenselcellesystemet blir installert vinteren 2008-09 MF Vågen vil være i drift med det nye miljøvennlige systemet fra sommeren 2009

Tidsplan Desentralisert (boligenheter og lignende) Sentralisert (boligenheter osl) Skip (store og små) BKK: 3 kW el + 3 kW varme ZEG: 1 kW el + 1 kW H2 200 kW SOFC 500 kW skip 1 MW SOFC 400 MW ZEG 2007 2008 2011 2012 2014 2020

Hydrogenanriket naturgass som drivstoff på bussene i Bergen Samarbeid mellom Tide Buss, Gasnor, Christian Michelsen Research, Prototech, Gexcon, statoilHydro og Innovasjon Norge Blande inn opp til 8%vol Hydrogen i naturgassen som brukes på gassbussene i Bergen. Bussene vil kunne benyttes som vanlig uten at motoren må justeres Benytte eksisterende infrastruktur (gassbusser og gassfyllestasjon i Bergen) Prosjektet skal kunne gi erfaring med lagring og bruk av H2