Topsøes keramiske elektrolyseceller består eksamen under bornholmsk decembervind
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.

Topsøes keramiske elektrolyseceller består eksamen under bornholmsk decembervind

Illustration: Pixabay

Når vinden raser, og vingerne snurrer rundt, producerer vindmøller ofte strøm, som der ikke er brug for. Der er ikke meget andet at gøre end at finde et formål til alt den overskydende produktion, og det kan meget vel være at spalte vand og kuldioxid til ilt, kulilte og brint, så energien kan lagres.

Det kræver dog en elektrolyseproces og elektrolysestakke, der ikke er for skrøbelige, så de kan modstå selvsamme lunefulde vind.

Haldor Topsøe og DTU samarbejder om at udvikle sådan et system med den danske virksomheds keramiske SOEC-celler og har netop testet, hvordan teknologien klarer sig, når den udsættes for realistiske vindforhold.

Læs også: DTU og Haldor Topsøe i samarbejde om elektrolyse med brændselsceller

Vinddata fra en bornholmsk vindmøllepark i december 2013 blev brugt til at udsætte en elektrolysestak på 7,5 kW for realistisk drift. Med baggrund i dataene blev strømtilførslen ændret hvert femte minut, og i to forsøg lod forskerne tilførslen af vanddamp til stakken variere i takt med strømtilførslen eller være konstant.

Effekten blev nedskaleret fra MW til kW, og fuldskalatest mangler stadig, men på enkeltstakniveau påvirkede de dynamiske forhold ikke degraderingsraten.

»Man kunne frygte, at levetiden af de skrøbelige komponenter i stakkene ville mindskes med de store udsving i temperatur og tilførslen af gas og strøm. Men forsøget har vist, at SOEC-stakken i et realistisk, stærkt svingende scenarie ikke degraderes hurtigere end normalt,« siger Peter Blennow, der er forskningsingeniør ved Haldor Topsøe.

Omvendte brændselsceller

SOEC-cellerne er egentlig blot omvendte versioner af de SOFC-brændselsceller, som Haldor Topsøe længe arbejdede på gennem deres datterselskab Topsoe Fuel Cell, der blev lukket i 2014. De opererer ved højere temperaturer end for eksempel alkaliske elektrolyseceller og omdanner dermed mere effektivt vand til brint.

»SOEC-celler kræver 30-50 procent mindre energi for at producere en kubikmeter brint i forhold til lavtemperaturs-systemer,« siger Peter Blennow.

Læs også: Her er Haldor Topsøes 25 års udvikling af brændselsceller

Derudover virker SOEC-stakkene begge veje og kan altså også omsætte brint til elektricitet og omvendt i samme stak. Samarbejdet med DTU kigger langt ud i fremtiden, hvor Haldor Topsøe håber på at udvikle teknologien til lagring af overskydende strøm fra vindmøller og solceller som kemikalier og brændsler.

»Det er en visionær tanke. Men der går nok flere årtier, før det marked endelig er på plads. Når det sker, håber vi på at have en teknologi, der kan bruges,« siger Peter Blennow.

Samspil mellem glas, metal og keramik

Først skulle de dog være sikre på, at SOEC-stakkene overhovedet kunne klare sig under dynamiske forhold. Bekymringen var, at stakkene ville degradere hurtigere, med en strømtilførsel og brintproduktion, der fulgte vindforholdene. Det fører nemlig til store temperaturudsving i stakken.

Læs også: Brint sat i skammekrogen indtil efter 2035

»Processerne, der sker inde i stakken, ændrer sig jo hele tiden, når man omsætter mere eller mindre strøm,« siger Peter Blennow.

Elektrolysen i SOEC-stakken foregår ved omkring 700-800 grader celsius, og stakken indeholder komponenter af glas, metal og keramik, som alle skal spille sammen.

»I det akademiske miljø påstår vi altid, at SOEC-celler kan bruges til at lagre vindstrøm, men ingen har testet det under realistiske forhold. Vi var ikke sikre på, om en så stor stak ville kunne klare det,« siger Ming Chen, seniorforsker ved DTU.

Levetid og strømtæthed optimeres

For endeligt at vise sit værd skal teknologien også kunne harmonere med vinden i stor skala. Det ligger dog længere ude i fremtiden, og her gør andre væsentlige udfordringer sig gældende. Det kræver i første omgang at balancere en lang levetid med stigende strømtæthed.

»Vi bliver nødt til at hæve strømtætheden for at sænke investeringsomkostningerne, og det blive samtidig nødt til at harmonere med en lang levetid,« siger Ming Chen.

De har nu opnået -1,25 ampére pr. kvadratcentimeter i 6000 timer under projektet, og det næste mål bliver at præstere det med en degraderingsrate, som sikrer en levetid på mindst fem år.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

»SOEC-celler kræver 30-50 procent mindre energi for at producere en kubikmeter brint i forhold til lavtemperaturs-systemer,« siger Peter Blennow.

Taget ordet, så har han lavet en evighedsmaskine.

  • 1
  • 9

Hej Michael og Jeppe
En af de ting der er speicielt ved solid oxid electrolyse er at det kan lave CO2 -> CO +1/2O2, Eller H2O ->H2+1/2O2, eller blandinger deraf, med høj effektivitet.
Det produkt vi sælger i dag er laver CO2 -> CO og ilt. Det er smart at lave CO lokalt fordi man så undergår at skulle transportere det giftige CO rundt og man slipper for store lagre af CO. https://info.topsoe.com/ecos

I fremtiden vil det at kunne udnytte strøm til at lave H2 med meget stor sandsynlighed være vigtigt. Og topsoe er verdensførende indenfor at bruge H2 til at lave andre vigtige kemikalier foreksempel ammoniak, så elektrolyse til H2 har naturligvis vores interesse.

I det projekt der er omtalt i artiklen handler det om hvorvidt solid oxide celler kan følge de svingninger der opstår i strømtilførslen hvis strømmen kom fra en vindmøllepark. Og det kan SOEC altså godt, eller i hvert fald Topsoes stack design, som kendetegner sig ved at være et robust design.
Venlig hilsen
Poul Georg Moses, Director Exploratory R&D, Haldor Topsøe

  • 12
  • 0

...og derfor skal manaltid vurdere "Hwa kostern :)

»SOEC-celler kræver 30-50 procent mindre energi for at producere en kubikmeter brint i forhold til lavtemperaturs-systemer,« siger Peter Blennow.

Spørgmålet for mig ville være....hvor effektivt vil det være at lave strøm med brint i en SOEC celle frem for anvende brinten til det, i forvejen kendte metoder ?

  • 1
  • 5

Re Poul Georg Moses
Umiddelbar troede jeg specifikationerne for sådan en celle var mere tekniske. Såsom hvor hurtigt kan du ændre produktionen fra cellen osv. Men nu kan den åbenbart bruges på Bornholm, og det er fint nok, men kan den også bruges på Samsø?

  • 0
  • 4

Ville det ikke være bedre at nøjes med Vand og spalte det til Ilt og Brint, kulilte er ikke ligefrem sundt i større mængder.

Hej Jeppe

CO og H2 kaldes syntesegas, fordi man af dem kan lave mange syntetiske kulbrinter og kulhydrater (incl. fx træsprit og ethanol). Mange flydende kulbrinter og kulhydrater (incl. fx træsprit og ethanol) kan let gemmes i flere år - fx fra sommer til vinter.

Wikipedia: Syntesegas.

CO2 kan fx hentes fra atmosfæren:

Wikipedia: CO2-neutral energilagring.

Lige til at hælde på transportsektoren (fx biler, skibe...) og kraftværker:
Wikipedia: Kulstof-neutralt brændstof.

Hvis man indvinder CO2 fra atmosfæren - og herefter laver kulstof-neutralt syntetisk brændstof kaldes processen spøjst nok kunstig fotosyntese. :-)

Der er Den hellige gral for vores civilisation !

  • 2
  • 0