DE20103228U1

DE20103228U1 - Demonstrationsanlage für ein Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk

Info

Publication number: DE20103228U1
Application number: DE20103228U
Authority: DE
Original assignee: Heliocentris Energiesysteme GmbH
Current assignee: Heliocentris Energiesysteme GmbH
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2011-02-17
Also published as: WO2002067350A1

Description

Beschreibung

Demonstrationsanlage für ein Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk

Die Erfindung betrifft eine Denonstratior.sanlage zur Darstellung der Funktion eines Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerkes zur Erzeugung von elektrischer Energie und zur Auskopplung von Wärme.

Ein Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung sowohl von Elektroenergie als auch von Wärme ist beispielsweise aus der US 5 985 474 bekannt. Bei dieser Anlage wird durch die Brennstoffzelleneinheit ein Kühlwasserstrom geleitet, der seine Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das in einem Wassertank gespeicherte Wasser abgibt und dieses dabei erhitzt. Auf diese Weise gelingt es, mit einer Brennstoffzelleneinheit sowohl Wärmeenergie in Form von heißem Wasser als auch elektrische Energie bereitzustellen. Diese Anlage umfaßt darüber hinaus einen der Brennstoffzelleneinheit zugeordneten, eine Heizkammer aufweisenden Ofen und einen diesem vorgeschalteten Reformer mit einer Wasser-, einer Luft- und einer Brennstoffzufuhr zur Bereitstellung von Reformat für den Ofen und die Brennstoffzelleneinheit, um einerseits die Brennstoffzelleneinheit betreiben zu können und andererseits Wärmeenergie für die Beheizung eines Gebäudes liefern zu können.

Die oben beschriebene, jedoch für den praktischen Betrieb zur Versorgung eines Gebäudes vorgesehene und im Hinblick auf die Gebäudebeheizung vergleichsweise aufwendige Anlage macht deutlich, daß diese fortschrittliche Technologie der Nutzung von Brennstoffzellen für die gekoppelte Erzeugung von Wärme und elektrischer Energie in einer vereinfachten, das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung wirksam

veranschaulichenden Form auch der beruflichen und schulischen Ausbildung zugänglich gemacht werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, überschaubare Demonstrationsanlage zur Erzeugung von Wärme und Elektroenergie mit einer als Blockheizkraftwerk betriebenen Brennstoffzelleneinheit zu schaffen, die in der Lage ist, sowohl die Funktion als auch die Wirkungen dieser modernen Technologie anschaulich zu vermitteln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 ausgebildeten Demonstrationsanlage für ein Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht mit anderen Worten darin, daß einer als Blockheizkraftwerk fungierenden Brennstoffzelleneinheit mit Kühlkreislauf und in diesen eingebundenem Wärmetauscher auf dem gleichen oder einem benachbart angeordneten Trägergestell oder Tragteil ein kurzer Heizungskreislauf mit Vorlauf- unci Rücklauf leitung und mindestens einem angeschlossenen Heizkörper unmittelbar zugeordnet ist.

Diese Anordnung demonstriert durch die unmittelbare Zuordnung eines Heizungskreislaufs mit herkömmlichen, in bekannter Weise ausgebildeten Heizkörpern visuell und wirkungsseitig in besonders anschaulicher Weise die Fun Jction einer Brennstoffzelle als Stromerzeuger und als Wärmelieferant für Heizungszwecke, das heißt, als nach der Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplurig betriebenes Blockheizkraftwerk, dessen Wirkungen nicht nur durch Stromverbraucher sondern auch durch Wärmeverbraucher unmittelbar an dem Demonstrationsmodell nachgewiesen werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in den Heizungskreislauf eine Einrichtung zur Wärmeleistungs- und-Wärmemengenmessung eingebunden, so daß die Wärmeerzeugung zusätzlich auch auf diese Weise verdeutlicht und nachgewiesen wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind der Heizungskreislauf und der oder die Heizkörper an einer senkrecht an dem Trägergestell gehaltener. Tragplatte oder einem separaten Plattenteil, die/das die Innenwände eines zu beheizenden Gebäuderaumes verkörpert, angebracht, um auch dadurch die Funktion der Brennstoffzelle als Wärmelieferant zu veranschaulichen. Dieser die Heizungsanlage aufnehmende Teil der Tragplatte kann auf einem separaten Trägergestell angeordnet sein, gelenkig angeschlossen sein oder auch einstückiger Bestandteil des Plattenteils sein, auf dem die Bauteile des Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerks angebracht sind.,

Aus den Unteransprüche ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur eine mobile Anlage zur Demonstration der Funktion und der Wirkungen eines Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerkes schematisch wiedergegeben ist, näher erläutert.

Die Anlage umfaßt eine auf einem mobilen, mit Rollen versehenen Trägergestell 12 senkrecht angeordnete Tragplatte 13, an deren einem Plattenteil ein Modell eines Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerkes angebracht ist. Kernstück des Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerkes ist eine Brennstoffzelleneinheit 2 (Brennstoffzellenstack oder stapel), an die Versorgungsleitungen 3 und 4 für die beiden Reaktanden, hier Luft und Wasserstoff, angeschlossen

sind. Die Brennstoffzelleneinheit 2 ist mit einem Wechselrichter 1 verbunden, um den von der Brennstoffzelleneinheit 2 erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und diesen dann einem Verbraucher (nicht dargestellt) zuzuführen.

Wesentlicher Bestandteil des Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerkes ist des weiteren ein mittels einer ersten Umwälzpumpe 6 betriebener, über die Brennstoffzelleneinheit 2 geführter Kühlkreislauf 5, in den ein Wärmetauscher 7 eingebunden ist. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Anlage ist ein auf dem anderen Plattenteil befestigter Heizkörper 11, der an einen in den Wärmetauscher 7 eingebundenen Heizungskreislauf 8 angeschlossen ist. Der Heizungskreislauf 8 wird über eine zweite Umwälzpumpe 10 betrieben. Außerdem wird das in der Vorlaufleitung vom Wärmetauscher 7 zum Heizkörper 11 geführte warme Medium über einen Wärmemengenmesser 9 (Einrichtung zur Wärmeleistungs- und/oder Wärmemengenmessung) geleitet.

Auf der einen Seite demonstriert die oben beschriebene Anlage in üblicher Weise die Erzeugung von elektrischer Energie mit einer Brennstoffzelleneinheit durch den von einem Verbraucher (nicht dargestellt) aufgenommenen Strom. Durch das in dem Kühlkreislauf 5 geführte Kühlmedium wird die Brennstoffzelleneinheit 2 gekühlt und die dabei entzogene Wärme mit Hilfe des Wärmetauschers 7 auf das durch den Heizkörper 11 geleitete Wärmeträgermedium übertragen. Auf diese Weise wird nicht nur der Aufbau und die Funktion eines Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerks dargestellt, sondern mit dem diesem unmittelbar, das heißt, an derselben oder einer benachbarten, gleichsam die Wand eines zu beheizenden Raumes verkörpernden Tragplatte, zugeordneten Heizkörper und der von diesem ausgehenden fühlbaren Wärme - und zusätzlich durch einen Wärmemengenmesser - wird sehr anschaulich auch die Auskopp-

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lung von Wärme aus der Brennstoffzelle und. somit deren Funktion als Blockheizkraftwerk zur Versorgung eines Gebäudes mit Wärme- und Elektroenergie demonstriert.

Bezugszeichenliste

I Wechselrichter

2 Brennstoffzelleneinheit

3, 4 Versorgungsleitungen für die Reaktanden

5 Kühlkreislauf

6 Umwälzpumpe in

7 Wärmetauscher

8 Heizungskreislauf

9 Einrichtung zur Wärmeleistungs- und/oder Wärmemengenmessung

10 Umwälzpumpe in

II Heizkörper

12 Trägergestell

13 Tragplatte

Claims

1. Demonstrationsanlage für ein Brennstoffzellen- Blockheizkraftwerk, gekennzeichnet durch eine auf einem mobilen Trägergestell (12) angeordnete Brennstoffzelleneinheit (2), die an einen Kühlkreislauf (5) mit einem in diesen eingebundenen Wärmetauscher (7) angeschlossen ist, in Kombination mit einem auf dem gleichen oder einem separat zugeordneten Trägergestell (12) angebrachten, über den Wärmetauscher (7) geführten kurzen Heizungskreislauf (8) mit mindestens einem an diesen angeschlossenen Heizkörper (11).

2. Demonstrationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Heizungskreislauf (8) eine Einrichtung zur Wärmeleistungs- und/oder Wärmemengenmessung (9) eingebunden ist.

3. Demonstrationsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Trägergestell (12) eine senkrecht angeordnete Tragplatte (13) befestigt ist, an der die Bauteile des Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerks (2, 5, 7) und - als Verkörperung einer Raumwand - der Heizungsanlage (8, 9, 10, 11) angebracht sind.

4. Demonstrationsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlkreislauf (3) und im Heizungskreislauf (8) Umwälzpumpen (6, 10) vorgesehen sind.

5. Demonstrationsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzelleneinheit (2) über einen Wechselrichter (1) mit einem Stromverbraucher verbunden ist.

6. Demonstrationsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverbraucher ebenfalls auf der Tragplatte (13) angebracht ist.

7. Demonstrationsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (13) zweiteilig ausgebildet ist und auf dem einen Plattenteil das Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk und auf dem anderen Plattenteil der Heizungskreislauf und der/die Heizkörper angebracht sind.

8. Demonstrationsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tragplattenteile auf separaten mobilen Trägergestellen befestigt sind.

9. Demonstrationsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tragplattenteile an ihren benachbarten senkrechten Stirnseiten gelenkig verbunden und zusammenklappbar sind.

10. Demonstrationsanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Heizkörper (11) auf der den Bauteilen des Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerks gegenüberliegenden Rückseite der Tragplatte (13) angeordnet sind.