Micro-chp pientalon sähkön- ja lämmönlähteenä

Abstract

Tämän kehitystyön tarkoitus oli puukaasulla toimivan, pientalo käyttöön soveltuvan, micro-chp-laitoksen laitteistovaihtoehtojen vertailu ja niistä edullisimman löytäminen. Tavoitteena oli esittää laitteistokokonaisuus, josta pystytään valmistamaan kaupallisesti kannattava tuote. Työ tehtiin tämän kehitystyön tekijän omiin tarkoituksiin.

Teoriaosuudessa perehdyttiin puukaasuun ja sen tuottamiseen sekä puukaasun käsittelyyn tarvittavaan laitteistoon. Samoin perehdyttiin puukaasun käyttöön sähkön tuottamiseksi sekä siinä tarvittaviin laitteisiin. Lisäksi työssä kuvattiin laitteiston automatisointia ja liittämistä pientalon sähköverkkoon sekä yleiseen sähkönjakeluverkkoon.

Pientalokäyttöön soveltuva laitteisto määriteltiin yleisesti käytössä olevaa tuotekehitysmallia soveltaen. Laitteistolle asetetut vaatimukset ja toiveet pisteytettiin ja niille annettiin painoarvo. Painoarvotaulukon perusteella löytyi ratkaisuksi esitettävä kiinteoksidi-polttokennolaitteisto.

Löydetty laitteistoratkaisu pitää sisällään avoimia kysymyksiä liittyen polttokennostojen saatavuuteen. Teknologia on kuitenkin niin hyvä, että vaikka laitteiston kaupallistaminen viivästyisi, kannattaa sitä odottaa. Laitteistossa on useita kohtia, jotka vaativat vielä jatkotutkimusta. Haastavimpana niistä on puukaasun käsittelyyn liittyvä höyryreformointi ja sen laitteet.

Purpose of this thesis was to compare different micro-chp solutions and their suitability for household use. Price issue was also regarded as one main parameter for comparison. Target of the thesis was to find construction, which could be manufactured at industrial basis economically. First evaluated end user was writer of the thesis.

In theory part, focus was wood gas itself, methods to produce wood gas and equipment to produce electricity from wood gas. In addition, equipment to automatize production and circuits needed to connect electricity to household systems or commercial electrical networks, were also examined.

In the beginning, the system was specified as in normal development process. After specification, all the features were studied and priority of the features was settled. By comparing possible architectures, after priority definition, solid oxide fuel cell was selected as basic architecture.

The main issue of selected architecture is availability of fuel cell. Fuel cell technology itself has so many benefits that it is worth of waiting. In architecture, there are couple of other items, which need further investigations. The most challenging issue is steam reformation of wood gas and equipment needed for that.