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微型热电联产:家庭应用与经济适用性

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:“微型热电联产”,或者小型热量和电力的联合生产,似乎很适合于家庭应用。对于低能耗住宅来说,微型CHP单元的设计必须与夏天的热要求匹配,主要是为水加热,包括为洗盘机和洗衣机等家用电器供应热水。据估计,一个大约1kW电能输出、热电比率假设为1∶1的燃料电池微型热电联产系统在经济上很适合于平均家庭住宅。

微型热电联产:家庭应用与经济适用性

“微型热电联产(Micro-CHP)”,或者小型热量和电力的联合生产,似乎很适合于家庭应用。但是,事实证明很难应用,因为现在可用CHP系统的热电比不能与住宅的低热量需求很好地匹配。例如基于Stirling发动机的系统具有相当大的热电比率,大概是7∶1。CHP正在地区供暖方案和商业建筑中寻找应用;根据独立住宅或者公寓的大小,当热需求不能通过隔热来大幅度减少时,它能够提供一种有吸引力的供电和供暖方案,使它们的能量需求得到满足,并且排放水平比独立供电和供暖要低[6]

微型热电联产系统普遍基于各种形式的内燃机或外燃机,但是在不久的将来,具有更高的热电比率的燃料电池在住宅应用中具有可观的潜力,生产适合在市场上出售的系统的研究工作也正在进行之中。在期待已久自动系统前,燃料电池有望在市场上获得稳定应用。

燃料电池的发展在本书中的其他地方进行了介绍,所以此处只是提及了它们在住宅应用中的特殊限制。已报道的目前能实现的最好热/电比率可以达到2∶1,目前所做的工作是将这个数值降低到1∶1。对于低能耗住宅来说,微型CHP单元的设计必须与夏天的热要求匹配,主要是为水加热,包括为洗盘机和洗衣机(这种情形下一般要热水而非冷水)等家用电器供应热水。浴室补充的热量也可以包含在热需求计算中。据估计,一个大约1kW电能输出、热电比率假设为1∶1的燃料电池微型热电联产系统在经济上很适合于平均家庭住宅。(www.xing528.com)

在氢可以广泛运输分配前,住宅中的燃料电池有望由天然气供应。这需要使用燃料处理器,它含有一个蒸气转化炉,将天然气转化为和氢气、二氧化碳和一氧化碳的混合物,蒸气转化炉使系统变的极其笨重;在广泛应用于住宅之前必须研究更紧凑的设计方案。

基于燃料电池的适合于家庭应用的小型CHP系统的发展已经历经了10多年,一些公司正在进行长期现场测验以调整这个技术从而适应不同的市场。欧洲的研究主要集中在英国德国,英国主要集中于小单元,通常是1kW的电源,适合独立住宅。这些是SOFC系统,系统的单元很小适合安装在厨房的墙壁上,与PEM装置相比,PEM装置会占用更多的空间,需要在地板上或者地下室安装。德国的研究主要集中于较大的单元,一般是4.5kW的输出,最适合安装在小公寓中,这项工作是国内项目的一部分,由Initiative Brennstoffzelle[7]与几个能源公司在合作。

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