Stromerzeugung mittels Festoxid-Brennstoffzellen
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- Samuel Böhme
- vor 8 Jahren
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1 Neuartige Energieformen Für die Welt von heute und morgen Kongress vom 18./19. Februar 2012 Frankfurt Stromerzeugung mittels Festoxid-Brennstoffzellen Dr. Ulf Bossel ALMUS AG Morgenacherstrasse 2F CH-5452 Oberrohrdorf / Schweiz Tel.: , ubossel@bluewin.ch ALMUS: We stack Innovation!
2 Präsentation 18. Februar Stromerzeugung 2. Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle 3. Festoxid-BZ (SOFC) für die Zukunft 4. ALMUS SOFC-Technologie 5. Vorzüge der ALMUS SOFC-Technologie 6. Geschäftsmodell 7. Marktpotentiale und Gewinnaussichten 18. Februar
3 Brennstoffe Strom in Kraftwerken Thermischen Kraftwerke Kohle, Öl Erdgas 100% 98% Verbrennung Wärme Luft (Sauerstoff) 90% Turbine Nutzbare Wärme 40% Generator 39% Wechselstrom 35% 18. Februar
4 Brennstoffe Strom in Brennstoffzellen Strom von Brennstoffzellen Elektrolyt (Ionenleiter) Brenngas 100% Anode Kathode Luft (Sauerstoff) Nutzbare Abwärme bis 60% Gleichstrom Treibende Kraft: Elektrochemisches Potential zwischen Brennstoff und Sauerstoff 18. Februar
5 Präsentation 18. Februar Stromerzeugung 2. Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle 3. Festoxid-BZ (SOFC) für die Zukunft 4. ALMUS SOFC-Technologie 5. Vorzüge der ALMUS SOFC-Technologie 6. Geschäftsmodell 7. Marktpotentiale und Gewinnaussichten 18. Februar
6 Arbeitsprinzip einer SOFC Luft N 2 + O 2 N 2 2x2e - = 4e- Kathode O 2- O 2- Elektrolyt 2x2e - = 4e- Anode H 2 und CO H 2 O und COO Brennstoff 18. Februar
7 Stapelaufbau einer planaren SOFC 2e - 2e - Luft Kathode 4e - O 2- O 2-2e - 2e - Elektrolyt Anode Brennstoff Bipolarplatte Luft 4e - O 2- O 2-2e - 2e - Brennstoff 18. Februar
8 Brennstoffzellen-Familien Elektrolyte Ionen Brennstoffzellen Säuren H + PAFC Phosphorsaure BZ 200 C H 2 -reiches Gas PEFC Polymer BZ 100 C reinstes H 2 [CO = Gift] DMFC Methanol BZ 80 C reinstes Methanol Laugen (OH) - AFC Alkalische BZ 80 C H 2 [CO 2 = Gift] Karbonatschmelzen (CO 3 ) - MCFC Karbonat BZ 650 C alle Brennstoffe Oxydkeramik O 2- SOFC Festoxid BZ 800 C alle Brennstoffe 18. Februar
![Methanol Laugen (OH) - AFC Alkalische BZ 80 C H 2 [CO 2 = Gift] Karbonatschmelzen (CO 3 ) - MCFC](/docs-images/53/13620788/images/page_8.jpg "Karbonat BZ 650 C alle Brennstoffe Oxydkeramik O 2- SOFC Festoxid BZ 800 C alle Brennstoffe 18.")
9 Präsentation 18. Februar Stromerzeugung 2. Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle 3. Festoxid-BZ (SOFC) für die Zukunft 4. ALMUS SOFC Technologie 5. Merkmale der ALMUS Lösung und Wettbewerb 6. Geschäftsmodell 7. Marktpotentiale und Gewinnaussichten 18. Februar
10 ALMUS Entscheidung für SOFC 1. Brennstoffzellen verfügbare Brennstoffe Nicht für künstlich hergestellten Wasserstoff! Luft Brennstoff SOFC Nutzbare Wärme Gleichstrom SOFC = Solid Oxide Fuel Cell (Feststoff-Brennstoffzelle mit keramischem Elektrolyt) Brennstoffzelle für heute und eine nachhaltige Zukunft 2. Kostengünstige Fertigung in grossen Stückzahlen für Erdgas, Biogas, Propan, Methanol, Äthanol, Diesel, Benzin usw.) für tragbare, mobile und stationäre Stromerzeugung mit/ohne Wärmenutzung für viele Anwendungen Brennstoffzellen für Märkte, nicht für Demonstrationsprogramme 18. Februar
11 Präsentation 18. Februar Stromerzeugung 2. Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle 3. Festoxid-BZ (SOFC) für die Zukunft 4. ALMUS SOFC-Technologie 5. Vorzüge der ALMUS SOFC-Technologie 6. Geschäftsmodell 7. Marktpotentiale und Gewinnaussichten 18. Februar
12 ALMUS Keramischer Elektrolyt mit Kathode und Anode 60 mm x 60 mm Kathode Anode 18. Februar
13 ALMUS Bipolarplatte mit integriertem Heizelement 18. Februar
14 ALMUS Stapelaufbau mit Anschlüssen für Heizelemente 18. Februar
15 ALMUS Stapel mit verbundenen Stromableitern 18. Februar
16 ALMUS Stapel mit verbundenen Heizelementen 18. Februar
17 ALMUS Stapeldeckel und Gehäuse vor Zusammenbau 18. Februar
18 ALMUS Stapel und Behälter vor der Verschweissung 18. Februar
19 ALMUS Temperaturmessung in Stapelmitte Temperatur- Fühler 18. Februar
20 ALMUS Aufheizung eines 6-Zellen-Stapels 800 Stapeltemperatur in C V 200V 180V 160V Zeit nach Heizbeginn in Minuten 6 Heizer in Reihenschaltung Spannung V V/Zellel V Heizstrom A Heizleistung W Thermische Trägheit Zell-Heizung W t (bis 700 C) min E-700/Stapel Wh E-700/Zelle Wh Februar
21 ALMUS Charakteristik eines 5-Zellen-Stapels: 1.1 OCV / Zelle Zellen-Test - CeramTec 4. Dezember cm2, H2 - Luft Stapelspannung [V] C 647 C 681 C 712 C 804 C 866 C Februar 2012 Stapelstrom [A] 21
22 ALMUS Leistung eines 5-Zellen-Stapels: 11 Watt pro Zelle 60 5-Zellen-Test - CeramTec 4. Dezember cm2, H2 - Luft 50 Stapel-Leistung [W] C 647 C 681 C 712 C 804 C 866 C 18. Februar 2012 Stapel-Strom[A] 22
23 ALMUS Leistungsdichte des 5-Zellen-Stapels: 400 W/cm 2 5-Zellen-Test - CeramTec 4. Dezember cm2, H2 - Luft Leistungsdichte [W/cm2] C 804 C 712 C 647 C 681 C 621 C 18. Februar 2012 Stapelstrom [A] 23
24 ALMUS 200 Watt SOFC Modul in verschweisstem Behälter Höhe 100 mm (4 ) Durchmesser 100 mm (4 ) Gewicht etwa1.5 kg (3 lbs) Betriebstemperatur 700 to 825 C Aufheizzeit (elektrisch) 3 Minuten Elektrischer Wirkungsgrad 40 to 60%, lastabhängig 18. Februar 2012
25 ALMUS Module: 100, 200 and 300 Watt 10 Zellen 100 W D = 100 mm ; H = 70 mm 20 Zellen 200 W D = 100 mm; H = 100 mm 30 Zellen 300 W D = 100 mm; H = 120 mm 18. Februar 2012
26 Präsentation 18. Februar Stromerzeugung 2. Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle 3. Festoxid-BZ (SOFC) für die Zukunft 4. ALMUS SOFC Technologie 5. Vorzüge der ALMUS SOFC Technologie 6. Geschäftsmodell 7. Marktpotentiale und Gewinnaussichten 18. Februar
27 Vorzüge der ALMUS SOFC-Technologie Vergleich: Brennstoffzellen mit kleinen Generatoren - Besserer Wirkungsgrad (bis 50% statt etwa 15%) - Leiser, leichter, kompakter, sauberer, vibrationsfrei - Keine Ölwechsel, keine bewegten Teile, geringer Verschleiss Vergleich: SOFC mit anderen Brennstoffzellen - Alle Brennstoffe, nicht nur Wasserstoff - Abwärme auf nutzbarem Temperaturniveau - Thermische Integration der Brennstoffaufbereitung Vergleich: ALMUS SOFC-Technologie mit anderen SOFC-Lösungen - Zellen: Quadratisch mit optimierter Luft- und Brennstoffverteilung. Geringe Temperaturgradienten, geringe thermische Spannungen. Gute Brennstoffnutzung, bessere Effizienz. - Stapelaufbau: Kompakt, hohe volumetrische Leistung, (>1 kw / Liter). Nur zwei Komponenten pro Zelle. - Dichtungen: Keine Randdichtungen, Druckausgleich im verschweissten Gehäuse - Kostenvorteile: Für Massenfertigung entwickelt. Modularer Aufbau, wenige Komponenten, konventionelle Fertigungsverfahren. 18. Februar 2012
28 Präsentation 18. Februar Stromerzeugung 2. Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle 3. Festoxid-BZ (SOFC) für die Zukunft 4. ALMUS SOFC-Technologie 5. Vorzüge der ALMUS SOFC-Technologie 6. Geschäftsmodell 7. Marktpotentiale und Gewinnaussichten 18. Februar
29 Geschäftsmodell der ALMUS AG Ein SOFC Modul (oder eine begrenzte Zahl verschiedener Module) für viele Anwendungen (vergleichbar mit Intel inside ) Entwicklung zur Marktreife: Optimierung der ALMUS SOFC-Technologie Entwicklung für kostengünstige Massenfertigung Entwicklung von Demonstrationsmodellen für marktgängige Brennstoffe 18. Februar
30 Märkte für ALMUS SOFC Module Tragbare Stromerzeuger Transportsektor Zusatzstromerzeuger Hybridfahrzeuge Klimatisierung von Bussen und Lebensmitteltransporten Bordstromversorgung Inselstrom Telekommunikation Navigationssysteme Plattformen Pipelines Militär Freizeit Wohnwagen, Hütten Elektrowerkzeuge Rasenmäher Segel- und Motorboote Gebäude Notstrom netzfreie Stromversorgung Mini-BHKW Notfälle Rettungsdienste Unterbrechungsfreie Stromversorgung 18. Februar
31 % on off % Typische Anwendungen für ALMUS-SOFC-Module Tragbar, privat, militärisch Mobile Anwendungen Propane Brennstoffzelle + Batterie Stationäre und Notstrom-Anlagen Netzentkoppelte Stromerzeugung Stromversorgung on off PV- solar + Brennstoffzelle + Batterie 18. Februar
32 Präsentation 18. Februar Stromerzeugung 2. Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle 3. Festoxid-BZ (SOFC) für die Zukunft 4. ALMUS SOFC-Technologie 5. Vorzüge der ALMUS SOFC-Technologie 6. Geschäftsmodell 7. Marktpotentiale und Gewinnaussichten 18. Februar
33 Technische Hürden der SOFC-Technologie Probleme aufgrund der hohen Betriebstemperaturen - Lange Aufheizzeiten - Wärmeverluste vermindern den Gesamtwirkungsgrad - Externe Beheizung notwendig - Thermische Trägheit - Wärme wird nicht dort erzeugt, wo Beheizung notwendig - Dichtungsprobleme ALMUS Lösungen für schnelle Aufheizung - Elektroheizer in allen Bipolarplatten - Direkte Aufheizung des Elektrolyten - Geringer Wärmebedarf wegen geringer Thermischer Masse - Stapelaufheizung von Raum- auf Betriebstemperatur in 5 Minuten - Patente beantragt ALMUS Lösungen für Hochtemperatur-Dichtungen - Stapel in hermetische gedichtetem Behälter - Druckausgleich am Stapelrand verhindert Leckage nach aussen - Absolute Trennung von Brennstoff und Luft im Stapel - Keine Dichtungskomponenten notwendig - Patente beantragt 18. Februar
34 Markpotentiale Markt für tragbare Stromerzeuger 2006/USA: 5 Millionen tragbare Stromerzeuger 2006/weltweit: über 20 Millionen tragbare Stromerzeuger Milliarden US$ Märkte für Brennstoffzellen laut US Marketing Institut Freedonia Wachstumsmärkte Kleine Stromerzeuger und Mini-BHKW Wachsender Bedarf für Notstromaggregate (Klimaerwärmung!) Stromquellen für Personen- und Lastkraftwagen, Busse, Bahne, Boote Stromerzeugung in Entwicklungsländern mit Biogas, Äthanol usw.) Reichweiten-Erweiterung (Range Extenders) für Elektrofahrzeuge Märkte auf allen Kontinenten Fertigung in marktnahen Ländern 18. Februar 2012
35 Potentielle Partners and Patents Potentielle Partner sind vor allem Hersteller von Tragbaren Generatoren Kraftfahrzeugteilen und Zubehör Warmwasserboiler, Heiztechnik, Klimaanlagen Wohnwagen Generatoren, Unterbrechungsfreie Stromerzeugung, Elektrogeräte Stromerzeuger für Boote Militärische Stromversorgung Propanhandel Patentanmeldungen Elektrisch beheizte Bipolarplatte Leckageverhütung durch hermetisch gedichtete Behälter Weitere Patente können angemeldet werden 18. Februar 2012
36 Geschäftsprognose für ALMUS AG EBITDA der ALMUS AG 17.5 Millionen Schweizer Franken (1 CHF = 1 US$) EBITDA Cumulated Jahre Turn-around in 2013, Break-even in Februar
37 A L M U S We stack innovation!
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