Vytápění palivovými články produkuje nejen teplo a teplou vodu ze sprchy, ale také elektřinu jako „odpadní produkt“. Aby bylo možné palivový článek využívat udržitelným způsobem, má smysl ho trvale udržovat v provozu: Takto generujete hodně tepla a elektřiny. Naleznete přehled všeho o financování, instalaci a nákladech na energii pro vytápění palivovými články.
Vytápění palivovými články: nejdůležitější věci na první pohled
- Výroba energie ve formě tepla a elektřiny v jednom zařízení současně.
- Systém pracuje obzvláště energeticky efektivně.
- Vysoké pořizovací náklady jsou vyváženy nízkými náklady na energii.
- Díky ohřevu palivových článků jste nezávislí na poskytovateli elektřiny.
- Dotace jsou možné na typ vytápění.
Jak funguje ohřívač palivových článků?
Stručně řečeno: V systému vytápění palivovými články se plyn chemicky rozkládá a produkuje teplo a elektřinu. Princip je také znám pod pojmem „kombinovaná výroba tepla a elektřiny“. Na tuto otázku lze odpovědět poněkud podrobněji, pokud je topný systém rozebrán na své součásti. Nejdůležitější částí je „komín“, který kombinuje několik palivových článků do jednoho bloku. Struktura článku se skládá ze dvou elektrod (anoda a katoda) a mezilehlé, polopropustné membrány nebo iontového vodiče. Pro dokončení zařízení je přidán střídač a reformátor, stejně jako kyslík a zemní plyn jako zdroje energie. V závislosti na typu ohřevu palivových článků je k dispozici také integrovaný plynový kondenzační kotel, kterým lze pokrýt špičková zatížení, a také zásobník teplé vody.V této kombinaci pak jde o kompletní systém teplé vody, vytápění a elektřiny. Současně existují také zařízení, která obsahují pouze zařízení na palivové články; tato lze poté přidat do stávajícího plynového kondenzačního kotle.
Při ohřevu palivových článků generují molekuly vodíku teplo a elektřinu na své cestě palivovým článkem.
Obvykle je „palivovým článkem“ palivový článek vodík-kyslík. Zemní plyn se přivádí do reformátoru v topném systému, kde se přeměňuje na vodík a oxid uhelnatý. Ve druhém kroku se oxid uhelnatý dále zpracovává na oxid uhličitý. Nově vytvořený vodík lze poté přivádět do modulu palivových článků v ohřívači. Pomocí katalyzátoru je rozdělen na kladné ionty a záporné elektrony na anodové straně palivového článku. Záporné elektrony produkují stejnosměrný proud na své cestě z anody ke katodě (přes elektrický vodič). Výše uvedený střídač převádí generovaný stejnosměrný proud na střídavý proud a dává k dispozici elektřinu pro použití. Pořadí je obvykle:Nejprve je pokryta poptávka po domácí elektřině, poté je účtováno jakékoli dostupné úložiště baterie - například pro e-vozidlo. Zbývající přebytek je přiváděn do energetické sítě a hraden z veřejných služeb. Kladné ionty zase difundují přes membránu na katodu, kde uvolňují teplo a vodu, když reagují s kyslíkem. Vytvořené teplo je absorbováno v systému a předáváno do tepelného výměníku. To pak ohřívá radiátory, povrchové vytápění (např. Podlahové vytápění) a teplou vodu.Kladné ionty zase difundují přes membránu na katodu, kde uvolňují teplo a vodu, když reagují s kyslíkem. Vytvořené teplo je absorbováno v systému a předáváno do tepelného výměníku. To pak ohřívá radiátory, povrchové vytápění (např. Podlahové vytápění) a teplou vodu.Kladné ionty zase difundují přes membránu na katodu, kde uvolňují teplo a vodu, když reagují s kyslíkem. Vytvořené teplo je absorbováno v systému a předáváno do tepelného výměníku. To pak ohřívá radiátory, povrchové vytápění (např. Podlahové vytápění) a teplou vodu.
Tento chemický proces uvnitř palivového článku se nazývá „studené spalování“. Studený, protože neexistuje žádné konvenční spalování, při kterém by se surovina spalovala za účelem výroby tepla.
Vpravo nahoře je plynový kondenzační kotel, vpravo dole modul palivových článků a vlevo zásobník teplé vody. To vytváří teplo a elektřinu v nejmenších prostorech v systému vytápění palivovými články.
Instalace: Požadavky na instalaci
Požadavky na instalaci systému vytápění palivovými články jsou podobné požadavkům na kondenzační kotel:
- Protože zemní plyn je základem pro výrobu požadovaného vodíku, je bezpodmínečně nutné připojení plynu. To lze provést buď přímým připojením od dodavatele plynu, nebo vnější nádrží.
- Vzduchový výfukový systém (LAS) jako přívod čerstvého vzduchu pro vytápění a jako výstup pro výfukové plyny. Alternativně lze použít stávající komín, pokud ho odpovědný okresní kominík uvolní jako neporušený.
- Jelikož je ohřev palivových článků relativně velkým zařízením, je potřeba místa větší než například u kondenzačního kotle na čistý plyn. Výhodou ohřevu palivových článků je však to, že je ze své podstaty kompaktní. To eliminuje potřebu složitého potrubí mimo skříň.
Systém je kompaktní pro čistou instalaci a pořádek v technické místnosti.
Ohřev palivových článků: účinnost a oblasti použití
Oblast použití palivového článku je extrémně univerzální. V sektoru rodinných domů je v současné době stále smolař, zatímco ve velkých průmyslových zařízeních nebo bytových domech se používá častěji jako jednotka kombinované výroby tepla a elektřiny. Ukazuje svou všestrannost především mimo čisté vytápění. Je obzvláště oblíbený u pohybujících se předmětů, když nelze použít spalovací motor. Technologie palivových článků lze nalézt například ve vysokozdvižných vozících, autobusech a automobilech (druhý s dojezdem až 800 kilometrů) a v ponorkách a vlacích. Při tomto použití se však zaměřuje především na výrobu elektřiny - výsledné teplo je pak odpad nebo vedlejší produkt.
Díky principu kombinované výroby tepla a elektřiny jsou palivové články obzvláště účinné. Generuje teplo a elektřinu pouze jednou chemickou reakcí. Velkou výhodou je, že dům lze provozovat téměř samostatně - zajímavý faktor pro nízkoenergetický dům nebo dům s plusovou energií. Pokud například teplo generované ve špičkách není dostatečné k ohřevu Your-Best-Home.net nebo horké vody, zapne se u dnešních kompletních systémů plynový kondenzační kotel.
Jelikož se používá stejná surovina jako u palivového článku, konkrétně zemní plyn, systémy se navzájem dokonale doplňují. Vzhledem k tomu, že využití palivového článku lze ovládat pouze v omezené míře, má instalace velký smysl pro zajištění stálého základního napájení.
Další velkou výhodou je, že výroba energie ve srovnání s fotovoltaickým systémem není závislá na slunci, ale probíhá kdykoli během dne a zejména v noci a kdykoli během roku. Zatímco fotovoltaické systémy mají svůj produkční vrchol hlavně v létě, ale topení má nejvíce elektřiny v zimě, palivové články poskytují nepřetržité množství elektřiny po celý rok. Zejména v případě výpadku proudu může systém vytápění palivovými články i nadále dodávat elektřinu vašemu webu Best-Home.net. Kromě toho lze vyrobenou elektřinu přivést do externího systému pro skladování baterií, který zásobuje dům špičkovými zátěžemi před tím, než je přiveden do elektrické sítě.
Zatímco jiné systémy vytápění, jako jsou plynové kondenzační kotle nebo tepelná čerpadla, jsou kombinovány se solárním systémem, tento typ kombinace nemá u palivových článků smysl. Chemická reakce palivového článku je navržena pro nepřetržitý provoz s účinností přes 90 procent. Častý krátkodobý provoz (i bez solárního nebo fotovoltaického zařízení) má za následek rychlejší opotřebení zásobníku a tím i jeho životnost. Využití s jinými výrobci energie musí být proto přesně naplánováno a navrženo individuálně pro každý projekt. Energetický manažer pro řízení různých systémů je nezbytný pro zajištění dlouhé životnosti palivového článku.
Vytápění palivovými články: náklady na první pohled
Pořizovací náklady a instalace
Ohřívač palivových článků je poměrně nákladný ohřívač s vysokými pořizovacími náklady. V závislosti na výrobci a modelu začínají náklady na nový systém přibližně 25 000 EUR a v závislosti na velikosti systému jsou téměř otevřené. V současnosti se uvádí, že doba použitelnosti stohu v sektoru rodinných domů je nejméně deset let. Jakmile již nelze zásobník použít, existují dvě možnosti:
- Zásobník je nahrazen novým a systém může opět vyrábět elektřinu a teplo jako obvykle.
- Zásobník není nutné obnovovat a ohřev palivových článků je využíván pouze pomocí integrovaného plynového kondenzačního kotle.
Druhá možnost přirozeně funguje pouze v případě, že se jedná o kompletní systém. Ohřívač palivových článků není okamžitě vadný, ale může pokračovat ve výrobě tepla, i když selže komín. Cena nového zásobníku se pohybuje kolem 5 000 eur, v závislosti na typu a výrobci. Provozní náklady na systém vytápění palivovými články jsou omezeny na spotřebu plynu a náklady na údržbu.
Malý modul se spoustou obsahu.
Porovnejte účinnost a náklady na vytápění palivovými články s jinými systémy: Přehled typů vytápění 2020: Účinnost, náklady a financování.
Právní předpisy a dotace
Typ vzduchového / výfukového systému lze pro každý stát regulovat individuálně, takže systém požární ochrany třídy F30 nestačí, ale musí být použit systém F90. Odpovědný okresní kominík poskytuje podrobné informace. Vytápění palivových článků si můžete v zásadě nainstalovat sami, je však vhodné nechat jej provést odbornou firmou. V neposlední řadě musí být připojení k plynové přípojce provedeno odbornou firmou.
Na první pohled se pořizovací náklady zdají být velmi vysoké, ale na vytápění palivovými články jsou možné vysoké finanční částky. Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) poskytla vlastní propagační půjčku na palivové články (program 433). Částka, která má být přijata, závisí na dvou složkách, třídě výkonu systému a celkových způsobilých nákladech: Třída výkonu: Každý systém obdrží 5 700 eur jako základní částku a dalších 450 eur za každých 100 wattů energie nebo její část.
Celkové způsobilé náklady : Každý systém obdrží maximálně 40 procent celkových způsobilých nákladů. Patří sem náklady na instalaci, náklady na údržbu během prvních deseti let se smlouvou o úplné údržbě a náklady na doprovodného odborníka na energii.
Příklad propagace:Systém s výkonem 1 kilowatt a celkovými způsobilými náklady 30 000 eur obdrží následující financování: 5 700 eur základní částka + (450 eur x 10) = 10 200 eur.
Tento program může být doplněn dalšími dotacemi KfW, například půjčkami 151 energeticky efektivní renovace nebo 153 energeticky efektivní budovy. Mimo programy KfW lze palivový článek použít s financováním BAFA (Federální úřad pro ekonomiku a kontrolu vývozu) ve formě příplatku za elektřinu z kombinované výroby tepla a elektřiny v souladu se zákonem KWKG (zákon o údržbě, modernizaci a rozšiřování kombinované výroby tepla a elektřiny). ) kombinovat.