nieuws

‘Utiliteit’ moet gebruik brandstofcel in de markt bevorderen

bouwbreed

den haag – Siemens-Westinghouse en Shell ontwikkelen een centrale die buitengaats energie opwekt met brandstofcellen. De centrale moet in 2005 in bedrijf komen. Rond die tijd hoopt Siemens ook ‘de utiliteit’ op het vasteland te kunnen beleveren. Die gebruikers kunnen dan (voor een deel) hun eigen energie genereren.

De techniek concurreert met gasturbines en warmte/krachtinstallatie. Anders dan deze voorzieningen vergen brandstofcellen weinig beheer en zijn zij op afstand te besturen. Toch noemt Siemens de concurrentie niet makkelijk, omdat de conventionele technieken al lang betrouwbaar functioneren. Voor noodstroomvoorziening valt een systeem op basis van brandstofcellen nog te duur uit. Bovendien komt zo’n opstelling niet zo snel op gang dat zij het wegvallen van de netspanning zonder onderbreking compenseert. Een brandstofcel met vaste oxide (SO) zoals Siemens-Westinghouse die thans voor de Shell-centrale ontwikkelt, is voor stationaire energieopwekking. Een brandstofcel met membraan dat protonen doorlaat (PEM) kan wel noodstroom leveren. Die start snel op maar vergt over het geheel genomen nog technische verbeteringen.

Rendement

Siemens ontwikkelt en onderzoekt ook de PEM-cel. Deze is flexibeler maar minder stabiel dan een SO-cel die een hoger en eenvoudiger omzettingsrendement heeft. Dat is door de hoge temperatuur nog verder te benutten. De elektrochemische reactie in een SO-cel verloopt bij een temperatuur van zo’n 1000 graden Celsius. Nader onderzoek moet uitwijzen hoe de temperatuur kan verminderen, zodat goedkopere materialen in zicht komen. Vooralsnog moet de warmte worden afgevoerd om het proces stabiel te houden. De afvalwarmte heeft bij het verlaten van de uitlaat nog een temperatuur van zo’n 650 graden Celsius. Die thermische energie kan via een wisselaar het water van een (stads)verwarmingsinstallatie verhitten of via een nageschakelde gasgenerator extra elektriciteit opwekken. Siemens verwierf Westinghouse in 1998. Een jaar nadien liet de onderneming weten te verwachten dat rond 2002 een brandstofcel in handelsuitvoering op de markt zou komen. Dat wordt nu begin 2004. Siemens waarschuwt dat systemen met brandstofcellen aanvankelijk dure voorzieningen zijn. Met een toenemende productie zal de kostprijs evenwel snel dalen. Intussen toont de markt nogal wat belangstelling. Voorlopers zullen de technologie in de markt moeten zetten en zo nieuwe gegadigden voor het systeem winnen.

Investering

Een opstelling van 250 kilowatt zoals Shell die zal gebruiken vergt al snel enkele miljoenen. Omdat de brandstofcel momenteel alleen als prototype bestaat valt het systeem buiten de Energiepremieregeling. Siemens gaat ervan uit dat het Besluit Energieprogramma’s subsidies toekent voor demonstraties en voor ontwikkeling van de technologie. De ontwikkelingen gaan snel, niet in de laatste plaats omdat ze door de hele industriële sector in gang worden gezet, onder meer door autofabrikanten en energieproducenten. Siemens investeerde sinds 1990 ruim 100 miljoen euro in de brandstofcel. Voor de Amerikaanse markt wordt een huiscentrale ontwikkeld die zo’n 5 kilowatt levert. Dergelijke impulsen maken de techniek volgens het bedrijf snel en op grote schaal acceptabel. Afgezet tegen de gasturbine heeft de brandstofcel een hoger rendement. Het thermisch rendement beperkt de mogelijkheden van de turbine. Een stoomcyclus achter een gasturbine optimaliseert evenwel de elektrische efficiëntie. Op die manier zijn in grote gasturbinecentrales rendementen tot zo’n 80 procent mogelijk. Meer zit er volgens Siemens niet in. De brandstofcel levert momenteel zonder mechanische delen een rendement van bijna 50 procent. Via een nageschakelde gasturbine kan de efficiëntie oplopen tot ruim 90 procent. Zo haalt de opstelling meer energie uit dezelfde hoeveelheid brandstof. Er komen geen schadelijke emissies als zwavel en nitraat vrij, zodat het systeem zonder katalysator toe kan. Bij het verbranden van aardgas ontstaat rookgas dat in welbeschouwd dezelfde samenstelling de brander verlaat als het erin komt. Bij een brandstofcel wordt de brandstof voor gebruik behandeld waarna water en koolstofdioxide overblijven. Bovendien is een brandstofcel een modulair product waarvan de totale capaciteit eindeloos kan worden opgeschaald. Een gasturbine is voor een bepaalde capaciteit ontworpen en heeft nogal wat kritische (bewegende) delen.

Converter

Uit een brandstofcel komt gelijkstroom. De converters die het omzetten in wisselstroom hebben inmiddels een rendement van 97 procent en meer, zodat het verlies beperkt blijft. De opgewekte spanning is vrij constant en loopt in de loop der tijd zelfs op. Een SO-cel lijdt nauwelijks onder degradatie omdat het gebruikte aardgas doorgaans brandschoon is. Grotere problemen veroorzaakt het forse gewicht van de opstelling. De cel en directe toebehoren maken 60 tot 70 procent van de totale opstelling uit. Een opstelling voor 250 kilowatt beslaat momenteel een zeecontainer. Een grotere vermogensdichtheid vermindert het gewicht. Siemens bedacht een soort platgeslagen keramische buis waarin het elektrochemische proces zich afspeelt waarmee de brandstofcel elektriciteit genereert. Het keramiek is uitermate gevoelig voor thermoschokken en trillingen wat de installatie ongeschikt maakt voor mobiele toepassingen. Komst handelsuitvoering met twee jaar vertraagd tot 2004

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels