New Energies, new possibilities

Researchers at Stanford University in the United States and at the University of Mannheim in Germany have proposed using reversible fuel cells as backup power generators to cope with volatility in electricity markets and pronounced fluctuations in power prices.

“Reversible fuel cells can be an economically viable source of backup electricity during periods of surging prices, such as Texas experienced in 2021 when winter storms knocked out power plants fueled by natural gas,” the research's main author, Stefan J. Reichelstein, said, noting that reversible systems can help get economic value from renewable electricity when prices are low.

In the paper Reversible Power-to-Gas systems for energy conversion and storage, published in nature communications, Reichelstein and his colleagues developed an analytical model of the unit economics of the reversible fuel cell system. “While modular systems require sufficiently low hydrogen prices in order for the reversibility feature to be valuable, integrated systems can be economically viable for higher hydrogen prices by primarily generating hydrogen but also providing electricity during times of limited power supply,” the study reads.

Through the proposed model, which mainly considered the electricity markets in Germany and Texas, the research group found that fuel cell systems based on solid oxide cell (SOC) technology may be competitive at current hydrogen prices, provided that there is sufficient variation in daily electricity prices, as in the Texas market.

The reversible systems are said to be economically viable even in the presence of substantially lower hydrogen prices in the future. “This is because the inherent flexibility in these systems enables them to respond to lower hydrogen prices by operating more frequently in reverse mode, delivering additional electricity to the power markets,” the researchers said.

They also took into account the potential drop in costs for SOC fuel cells over the next 10 years and found that they may still be competitive even with substantially lower hydrogen prices. These systems may become particularly valuable during periods of electricity scarcity, including regular demand peaks and irregular supply shocks. “The reversible systems can be built to almost any scale, they add, so they can be used by individual companies or small communities as well as by large urban power grids,” Reichelstein concluded.

Reversible fuel cells for backup power generation – pv magazine International (pv-magazine.com)

국내 공식 최고 전기효율 52% 및 종합효율 99% 달성

미코파워(대표 하태형)는 자체 기술로 개발한 8kW급 고체산화물 연료전지(SOFC)시스템이 가스안전공사 설계단계검사(정밀검사)를 합격했다고 밝혔다.

이번 검사를 통과한 8kW SOFC시스템은 정격 전기효율 52%, 종합효율 99%로 국내 SOFC시스템 중 가장 높은 효율을 기록했다. 

SOFC시스템의 국내 상용기술은 수kW급에 머물러 있었으나 스택 모듈화기술을 기반으로 한 미코파워는 8kW급 상용시스템의 성능과 안전성을 공인받아 수백kW급 발전용시스템 기술 국산화가 가능하다.

미코파워는 SOFC 셀과 스택, 시스템까지 전주기 제조기술을 확보했으며, 2kW 상용 SOFC시스템을 출시한 이후 다수 스택을 연결해 고출력화하는 스택 모듈화 기술을 개발하고 있다. 4월 국내 최초로 2kW급 상용 SOFC시스템 KS인증을 획득했다.

하태형 미코파워 대표는 “공인받은 제품의 안정성과 신뢰성을 기반으로 수소연료전지 시장 수요증가에 적극 대응하고 다양한 국내외 파트너사들과 협력해 연료전지시장을 지속 확대해 나가겠다"고 말했다.

미코파워, 8kW SOFC 설계단계검사 첫 합격 - ::: 글로벌 녹색성장 미디어 - 이투뉴스 (e2news.com)

What happened 

Shares of hydrogen fuel cell company Bloom Energy (NYSE:BE) fell 29.7% in October, according to data from S&P Global Market Intelligence, as earnings were released. And this is just the latest volatile month for this renewable energy stock. 

So what 

A big reason for part of the drop was just that Bloom Energy's stock has skyrocketed since March. Shares are up 96% so far this year and nearly 400% from its March low, so it's still been an outstanding year for this renewable energy stock. 

Image source: Bloom Energy.

The two notable news items were paying off $249 million worth of 10% convertible promissory notes due 2021 and calling the outstanding $79 million on its 10% senior secured notes due 2024. This follows selling $230 million of 2.5% green convertible senior notes due 2025. 

Bloom Energy also released earnings for the third quarter of 2020, showing $200.3 million of revenue and a loss of $12.0 million. On the positive side, the operating margin improved from 2.7% a year ago to 7.7%, and adjusted EBITDA was $27.7 million.

Now what 

As bad as the stock performed last month, the operating news was fairly positive. Debt was refinanced at a much lower rate and Bloom Energy is EBITDA positive and slowly improving the bottom line. I chalk last month's move up to volatility for renewable energy stocks and see this as a buying opportunity for investors. 

https://www.fool.com/investing/2020/11/08/why-bloom-energys-shares-plunged-297-in-october/

COLUMBUS, Ind.--(BUSINESS WIRE)--Cummins Inc. (NYSE: CMI) has announced the company received two federal grants totaling $4.6 million to advance commercialization of solid oxide fuel cell (SOFC) technology, which could play a critical role in helping commercial and industrial customers reduce their carbon impact while providing energy resiliency and cutting costs.

SOFCs can convert fossil fuels into energy much more efficiently than combustion-based processes and can also use low- and no-carbon fuels such as hydrogen to generate power. They have the potential to be a bridge to a carbon-neutral future and much more.

“We need every tool we can get to address the world’s climate challenges and other environmental issues,” said Thad Ewald, Vice President of Corporate Strategy at Cummins. “Solid oxide fuel cells give our customers another way to achieve their environmental sustainability goals.”

SOFCs use a ceramic electrolyte to convert the energy in a fuel to power through a series of electrochemical reactions. With a continuous supply of fuel and oxygen, the fuel cells can be linked or stacked together to power a variety of applications.

Compared to combustion processes, SOFCs are capable of converting a significantly higher percentage of a fossil fuel’s energy into electricity while producing far less heat-trapping gases and emissions than an internal combustion engine using a petroleum-based fuel, or a coal-burning power plant.

Advocates envision a day in the near future when solid oxide fuel cells regularly power major energy users like data centers, removing them from an increasingly over-burdened electrical grid.

The grants from the U.S. Department of Energy (DOE) will help fund two projects demonstrating SOFCs’ potential. A $2.6 million DOE grant will help Cummins build a 20 kilowatt (kW) small-scale SOFC power system at the University of Connecticut, fueled by natural gas but able to use multiple fuels. It will run 5,000 hours to demonstrate its durability.

That’s not a big enough SOFC system to power a data center but systems can be aggregated together to provide energy resiliency, security and availability, sufficient for not only data centers but other commercial and industrial applications and microgrids, too.

Cummins’ proposal calls for developing a system that would be available at a price point below $1,000/kW with the flexibility and robustness for use in smaller and larger systems. The proposal calls for testing to begin in 2021.

A second project funded with the help of a $2 million DOE grant will look at the cost, performance and reliability of a reversible fuel cell or R-SOFC. It can run as a traditional SOFC or as a solid oxide electrolyzer cell (SOEC) that can split steam to separate hydrogen and oxygen.

This increases Cummins’ already market leading portfolio of electrolyzers to generate hydrogen, including Proton Exchange Membrane and alkaline technologies. The DOE grant proposal calls for building on a Cummins proprietary thermal spray technology to develop an advanced metal substrate or surface resulting in a 50% cost reduction by using less metal and cutting processing costs.

Cummins is quickly emerging as the leader in SOFCs for commercial and industrial power. The company’s novel spray technology, for example, enables Cummins to achieve larger cells, higher power densities, increased reliability and lower costs. The company’s industry leading cell and stack size reduces system costs and complexity while providing a modular building block suitable for a variety of applications. The company also uses commodity stainless steel in its cells rather than more expensive and brittle ceramics used by some competitors.

The company’s work on SOFCs is consistent with PLANET 2050, Cummins’ environmental sustainability strategy adopted in 2019 to address climate change and other environmental issues. The strategy includes science-based goals aligned with the Paris Agreement to limit global temperature rise to no more than 1.5 degrees Celsius by the middle of the century.

Want to learn more about Cummins investments in SOFCs and other fuel cell technologies? Join company leaders including Chairman and CEO Tom Linebarger at 10:30 a.m. (EST) Nov. 16 for Cummins’ Hydrogen Day. Click here to register.

About Cummins Inc.

Cummins Inc., a global power leader, is a corporation of complementary business segments that design, manufacture, distribute and service a broad portfolio of power solutions. The company’s products range from diesel, natural gas, electric and hybrid powertrains and powertrain-related components including filtration, aftertreatment, turbochargers, fuel systems, controls systems, air handling systems, automated transmissions, electric power generation systems, batteries, electrified power systems, hydrogen generation and fuel cell products. Headquartered in Columbus, Indiana (U.S.), since its founding in 1919, Cummins employs approximately 61,600 people committed to powering a more prosperous world through three global corporate responsibility priorities critical to healthy communities: education, environment and equality of opportunity. Cummins serves its customers online, through a network of company-owned and independent distributor locations, and through thousands of dealer locations worldwide and earned about $2.3 billion on sales of $23.6 billion in 2019. See how Cummins is powering a world that’s always on by accessing news releases and more information at https://www.cummins.com/always-on.

자료출처 이데일리

일 자 2020.11.3

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대전 수소연료전지 발전소·생산공장 가보니

그린뉴딜 정책 일환의 분산형 발전소

황산화물·오폐수 등 유해물질 배출 없어

아직 초기단계..충분한 생태계 구축 관건

발전단가 여전히 비싸..주민갈등 해결 필요'

[대전=이데일리 김상윤 기자] 대전광역시 유성구에 위치한 KT대덕2연구센터. 지난달 28일 연료전지 발전소 취재를 위해 찾은 이곳엔 100평 남짓 규모의 땅에 대형 냉장고 모양의 기기 72개가 들어서 있다. 카본메탈 색상의 연료전지 모듈들이다. 배선, 배관, 기기 등으로 가득차 있는 건물을 예상했지만 실제는 깔끔한 디자인의 이 모듈들이 수소연료전지 발전소다.

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연료전지 발전소를 찾은 장세용 구미시장은 “잔디만 깔면 공원처럼 보이겠다”고 농담을 던지기도 했다는 후문이다. 이영준 블룸SK퓨얼셀 SCM매니저는 “연료전지 발전소는 ‘발전소의 아이폰’이라고도 불릴 정도로 간결한 디자인을 갖추고 있다”고 말했다.

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디자인만 간결한 게 아니다. 명색이 발전소임에도 에어컨 실외기보다 조용했다. 5m정도 떨어진 펜스 밖에서는 대화를 나누는 데 아무 지장이 없을 정도다. 30m 떨어진 곳에서는 심야 주거지역 수준의 소음밖에 나오지 않는다고 한다. 발전 과정에서 발생하는 열은 모듈 상부로 내보내는데 주변 나무나 식물들이 아무 영향 없이 자랄 만큼 발열량도 많지 않다.

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이곳에서 생산하는 일일 전력은 총 2.4MW다. 일반 가구에서 하루평균 3KW 정도를 쓰는 점을 고려하면 약 800가구가 쓸 수 있는 전력량이다.땅값이 비싼 성남시 분당구에 위치한 분당 연료전지발전소는 모듈을 복층으로 올려 설치단가를 줄였다. 연료전지 발전소는 석탄이나 원자력발전소 달리 전력 소비지역과 가까운 위치에 설치가 가능하다. 그만큼 송전망을 단축할 수 있어 전력손실도 줄어든다. 연료전지 발전소와 같은 분산형 발전소만의 경쟁력이다.

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황산화물, 오·폐수 등 유해물질 배출 NO

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수소연료전지발전소에서 차로 15분 거리에 블룸SK퓨얼셀 공장이 있다. 블룸SK퓨얼셀은 SK건설과 세계적인 연료전지 제작사인 미국 블룸에너지가 고체산화물 연료전지(SOFC)의 국산화를 위해 지난 1월 설립한 합작법인이다. 지분율은 SK건설이 49%, 블룸에너지가 51%다. 회사 측은 영업비밀 유출 우려로 공장 내부를 공개하지 않는 대신, 별도로 마련된 전시관을 통해 연료전지 발전방식을 소개하고 있다.

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연료전지는 액화천연가스(LNG)에서 수소를 추출해 산소와 반응시켜 전기를 생산한다. 연료전지에 LNG를 주입하면 전해질을 통해 수소와 일산화탄소로 분리되고 여기에 산소를 주입하면 전기화학반응이 이뤄져서 전기가 발생하는 구조다.

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연료전지의 가장 큰 장점은 다른 발전원에 비해 악취나 오·폐수 등 유해물질 배출이 없다는 점이다. 황산화물(Sox)은 아예 없고, 질소산화물(Nox)도 극미량(0.005kg/Mwh)에 불과하다. 산소와 수소가 만나 화학작용을 일으키면 전기 외에 생산하는 것은 물 뿐이다.

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김세준 블룸SK퓨어셀 부사장은 “LNG를 분해하는 과정에서 일산화탄소가 나오고 산소와 결합하면서 이산화탄소가 발생하지만 극히 미미하다”면서 “사실상 청정에너지”라고 강조했다.

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블룸SK퓨얼셀 연료전지는 총 9개의 모듈이 한세트로 구성된다. 연료처리장치(1개), 전력변환장치(1개), 발전장치(6개), 보조발전장치(1개)에서 하루에 300KW를 생산한다.

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블룸SK퓨얼셀은 이중 연료처리장치 외에, 외부모듈인 수(水)처리모듈(WDM)과 모니터링&제어 모듈도 국산화한다는 방침이다.

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생산규모는 2021년 연산 50MW로 시작해 향후 2027년에는 400MW까지 점진적으로 확대할 계획이다. 국내서 생산한 연료전지는 내년 1월 착공하는 연료전지 발전소부터 공급한다.

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현재 블룸SK퓨얼셀은 계약에 따라 국산화를 진행하면서 국내 130여개 부품제조사와 협업체계를 만들어가고 있다. 충분한 부품 생태계가 꾸려진다면 국산화를 넘어 연료전지 수출도 가능하다. 현재 연료전지 1위 사업자인 두산퓨얼셀과 함께 연료전지 시장을 확대하는데 일조할 것으로 기대된다.

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기술개발로 발전단가 낮추는 게 관건..주민우려 줄여야

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그러나 해결해야 할 과제들이 적지 않다. 비싼 발전단가가 가장 문제다. 수소연료전지의 발전 단가는 지난해 기준 ㎾h당 241원이다. 한국전력거래소에 따르면 지난 7월 기준 ㎾h당 원자력 발전단가는 76.6원, 석탄(유연탄)은 90.1원, LNG는 126.8원 수준이다. 지난 8월 기준 PPA 방식에 따른 태양광 전력의 ㎾h당 구입 단가는 ㎾h당 103.65원으로, 수소연료전지 발전단가가 가장 비싸다.

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정부의 계획대로면 2040년까지 약 120.5원으로 떨어지지만 여전히 비싼 전기다. 발전단가 중 70%정도 차지하는 LNG 가격이 획기적으로 낮아지거나 저렴한 수소공급이 전제되지 않는 한 가격경쟁력 제고에는 한계가 있다. 이산화탄소가 석탄화력대비 34% 수준에 그치지만, 온실가스가 발생한다는 점에서 완전한 그린에너지라고 보기 어렵다는 문제도 있다.

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주민 수용성을 높이는 것도 관건이다. 고압의 수소를 압축하는 수소탱크와 달리 연료전지는 폭발 위험이 없다. 하지만 연료전지발전소 건설을 추진 중인 지역 곳곳에서 폭발 사고 등을 우려한 주민들의 반발로 첨예한 갈등이 벌어지고 있다.

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김세준 블룸SK퓨얼셀 부사장은 “연료전지 용량을 늘려서 설치비를 줄이고, 수소와 공기 중 산소를 결합해 전기를 만드는 연료전지 스택(stack)의 교체주기를 현행 5년에서 7년으로 늘리는 기술을 개발하면서 발전단가를 낮추려고 하고 있다”면서 “객관적인 데이터를 제공하면서 주민들의 의견을 설득하는 게 관건”이라고 말했다.