Werkingswijze van Vitovalor PT2

Vitovalor PT2 is een brandstofcelketel die gebruik maakt van het werkingsprincipe van warmtekrachtkoppeling en zo zowel elektriciteit als warmte produceert. Om elektriciteit en warmte te produceren, heeft de brandstofcel niet alleen zuurstof nodig, maar ook waterstof, dat vroeger uit aardgas werd gewonnen.

De technologie, die speciaal ontwikkeld en geoptimaliseerd is voor open en halfopen bebouwing, werkt met een zeer hoog totaal rendement en is ontworpen voor een stroomgeoptimaliseerde werking.


Darstellung der kalten Verbrennung bei der Funktionsweise der Vitovalor PT2

Koude verbranding


De opwekking van elektriciteit en warmte in het brandstofcelverwarmingssysteem Vitovalor PT2 is gebaseerd op een elektrochemische reactie van de twee elementen zuurstof en waterstof. Verbranding vindt niet plaats zoals bij conventionele kachels, daarom wordt het proces ook wel koude verbranding genoemd. Waterstof is overvloedig aanwezig in de natuur, maar niet in de vorm die nodig is voor koude verbranding in de Vitovalor. Daarom moet het eerst uit aardgas worden gewonnen. De Vitovalor PT2 kan, afhankelijk van de behoefte, met aardgas H, E, LL of bio-aardgas worden gebruikt. Tijdens de omzetting wordt een mengsel van waterstof en koolmonoxide gevormd. Pas in de tweede gaszuivering wordt het koolmonoxide kooldioxide.

De aldus verkregen waterstof wordt eerst aan de brandstofcel toegevoerd. Vervolgens wordt het door een katalysator aan de anodezijde verdeeld in positieve ionen en negatieve elektronen. Deze laatste migreren van de anode via een elektrische geleider naar de kathode en produceren gelijkstroom. De ingebouwde omvormer zet deze om in wisselstroom voordat hij aan het elektriciteitsnet wordt geleverd. Tegelijkertijd bereiken de positief geladen ionen de kathode waar ze met zuurstof reageren. De warmte die bij deze reactie vrijkomt, wordt geabsorbeerd door de met water gevulde koelkanalen van de brandstofcelstapel en overgebracht naar een warmtewisselaar. De op deze manier verkregen warmte-energie kan nu worden gebruikt voor ruimteverwarming of drinkwaterverwarming. De splitsing in positief geladen ionen en negatief geladen elektronen voorkomt ook dat er een reactie van het zuurstof-waterstofgas optreedt.

Opbouw

Vitovalor PT2 bestaat uit twee eenheden: een brandstofcelmodule en een condensatiegasmodule om piekbelastingen af te dekken. De twee eenheden kunnen afzonderlijk van elkaar worden getransporteerd en maken daardoor een snelle montage mogelijk, zelfs in kleine kelders.

In de eerste unit bevinden zich de reformer, de omvormer en de brandstofcelstapel (een nevenschikking van vele brandstofcellen). Voordat de door de brandstofcel geproduceerde gelijkstroom aan het elektriciteitsnet van het huis wordt toegevoerd, zet de omvormer deze om in wisselstroom.

Het tweede apparaat wordt in eerste instantie gebruikt om de warmtebehoefte tijdens piekbelastingsperioden te dekken. Dat wil zeggen, wanneer de buitentemperatuur erg koud is of wanneer er in korte tijd veel warm water nodig is. Het bestaat uit een condenserende gasketel met regeling voor de werking volgens de buitentemperatuur en een roestvrijstalen warmwatertank. De andere componenten zijn de hydrauliek en een elektriciteitsmeter.

Beide apparaten worden geleverd met een gemeenschappelijke gasleiding. Ze hebben ook een gemeenschappelijk afzuigsysteem, zodat de benodigde ruimte niet groter is dan die van een gascondensatieketel voor wandmontage.

Darstellung der Funktionsweise der Brennstoffzellenheizung Vitovalor PT2

Systeemaanzicht Vitovalor PT2

[1] Basisapparaat met brandstofcelmodule en gascondensatieketel
[2] Opslagtoren
[3] Communicatie-interface
[4] Geïntegreerde netto elektriciteitsmeterr
[5] Router
[6] Elektriciteitsnet in het huis
[7] Internet
[8] ViCare app
[9] Openbaar elektriciteitsnet

Efficiëntie

Bij de opwekking van elektriciteit wordt warmte geproduceerd, die in grote en conventionele elektriciteitscentrales meestal als ongebruikte restwarmte verloren gaat. WKK-energfiecentrales zoals Vitovalor PT2 daarentegen gebruiken deze restwarmte om kamers te verwarmen en drinkwater te verwarmen. Ze hebben dus een zeer hoge algemene efficiëntie. Bovendien zijn er geen verliezen bij de overdracht van de energie, aangezien deze direct ter plaatse wordt gebruikt. Zelfs de omzetting van brandstofgas naar waterstof is zeer efficiënt door het wegvallen van tussenliggende thermomechanische stappen.

Het constante elektrische vermogen van de brandstofcelmodule is 0,75 kW. Een groot deel van de energiebehoefte kan zo op elk moment worden gedekt. Vitovalor PT2 werkt nog efficiënter in combinatie met een elektriciteitsopslagsysteem. Dit kan het overschot aan elektriciteit opslaan voor piekbelastingtijden en zo de onafhankelijkheid van de elektriciteitsleveranciers aanzienlijk vergroten. Als alternatief kan het overschot aan elektriciteit ook gemakkelijk aan het openbare net worden geleverd. De geïntegreerde energiemanager is zelflerend en optimaliseert zo het eigen verbruik.