Il y a dix ans, la production d'électricité et de chaleur caractérisée par une pollution zéro et des émissions de gaz à effet de serre fortement réduites semblait trop belle pour être vraie dans le secteur résidentiel. Les piles à combustible fixes sont aujourd'hui une alternative prometteuse aux moteurs à combustion pour la production d'électricité et de cogénération thermique dans le cadre de systèmes de micro-chaleur et d'électricité (micro-cogénération).

Réduisez le coût des principaux composants des piles à combustible

Parmi les différents types de systèmes de micro-cogénération, les systèmes de cogénération utilisant une pile à combustible peuvent atteindre une efficacité de 90% (60% électrique et le reste thermique). Leur faible rapport chaleur / puissance en fait des solutions particulièrement adaptées à l'évolution de la tendance des foyers vers une plus grande consommation d'électricité et une faible demande de chauffage des locaux.

Malgré leur grand potentiel pour les applications résidentielles, les systèmes de micro-cogénération n'ont pas encore atteint le stade commercial. Les nouvelles avancées du projet HEATSTACK, financé par l'UE, semblent aider à surmonter le défi des coûts d'investissement élevés qui, jusqu'à présent, ont empêché le déploiement commercial de cette technologie. L'objectif principal du projet était de réduire les coûts de production des deux composants les plus chers du système de piles à combustible: le bloc de piles à combustible et l'échangeur de chaleur, qui représentent la majeure partie des dépenses d'investissement. réservoirs de carburant.

Les chercheurs se sont appuyés sur le succès d'un système de micro-cogénération avancé qui utilise une batterie à oxyde solide (SOFC) développée par le partenaire du projet Sunfire. Ce système a fait l'objet d'essais sur le terrain à grande échelle qui font partie des initiatives européennes de déploiement de systèmes de micro-cogénération avec des piles à combustible destinées à un usage résidentiel, l'une des technologies de cogénération SOFC les plus prometteuses en cours de commercialisation.

Le système utilise un préchauffeur à cathode à air innovant (CAPH) qui repose sur un échangeur de chaleur gaz-gaz unique qui fournit de l'air à la pile à combustible à une certaine température. La réduction des coûts du bloc SOFC et du CAPH renforcera la compétitivité et l'attractivité de la micro-cogénération à pile à combustible sur le marché.

Automatisez les tâches manuelles

"Le système de micro-cogénération Sunfire-Home de Sunfire fournit une cogénération efficace d'électricité et de chaleur pour les maisons et utilise des combustibles peu coûteux, soit du gaz de pétrole liquéfié ou du gaz naturel", a déclaré l'ingénieur Frank Mittmann, partie du projet. Plusieurs processus doivent être automatisés pour atteindre une production de masse. L'un de ces processus consiste à éliminer le travail manuel et à appliquer automatiquement le scellant pour verre aux unités répétitives du bloc SOFC.

«Au cours du projet HEATSTACK, Sunfire a optimisé le processus d'impression de la pâte de verre sur l'unité de répétition à l'aide d'un pochoir, ce qui a permis d'économiser 10% sur le coût Conseil Chauffage du bloc SOFC», ajoute Mittmann. Les ingénieurs R&D ont produit 10 prototypes de blocs SOFC avec impression verre et effectué une grande série de tests sur leur compatibilité mécanique, leurs propriétés électriques et leur stabilité à long terme.

Le bloc SOFC optimisé a ensuite été intégré aux unités micro-CHP de Sunfire Home. D'autres tests de performance effectués au niveau du système ont montré que les technologies démontrées par HEATSTACK sont prêtes à être utilisées dans un contexte de production de masse.

Utiliser AluChrom dans CAPH

Les chercheurs du projet ont conçu des outils et des processus qui réduisent le temps de fabrication du CAPH de 9 à 2,5 heures. Ils ont également démontré une réduction spectaculaire de l'évaporation du chrome en utilisant un alliage résistant à la chaleur appelé AluChrom, plutôt qu'Inconel 625, pour les plaques d'échange de chaleur CAPH. Le traitement de préchauffage d'Aluchrom a prolongé la durée de vie des SOFC, réduisant les coûts de maintenance globaux.

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>> Pour aller plus loin: http://www.heatstack.eu/

>> Source: Échangeurs de chaleur prêts à la production et piles à combustible pour pile à combustible mCHP – Résultats de recherche de l'UE