У серпні 2026 року в демонстраційному будинку Hydrogen House в Ювяскюля (Фінляндія) встановили водневий паливний елемент і тепловий насос «повітря-вода» (A2W) виробництва Panasonic. Обладнання постачили дві компанії групи: паливний елемент – Electric Works, тепловий насос – HVAC & CC. Будинок експлуатує Фундація мобільності Центральної Фінляндії (Cefmof)
За даними Panasonic, за повного навантаження електрична потужність паливного елемента PH3 становить 10 кВт, а теплова потужність A2W – 9 кВт. Паливний елемент забезпечує будинок електроенергією й теплом, а A2W компенсує нестачу тепла для опалення приміщень. Тип холодоагенту встановленого A2W у повідомленні про цей об’єкт не уточнено. Після початкового періоду пробної експлуатації системи мають перейти до постійної роботи до кінця 2026 року.
Паливний елемент забезпечує електроенергію й тепло, а A2W доповнює теплопостачання. Джерело: Panasonic, Cefmof. Адаптація підписів: редакція AW-Therm
З чого складається комплекс
Hydrogen House – це ділянка біля озера, оточена лісом до якої входять будинок, літня кухня, гараж і сауна. На аерофото видно фотоелектричні панелі на дахах кількох будівель комплексу.
Комплекс Hydrogen House і розміщення його обладнання. На схемі позначено підземний водневий трубопровід. Джерело: Cefmof, Panasonic. Адаптація підписів: редакція AW-Therm
Потоки енергії
Удень сонячна електроенергія надходить до будинку та живить електролізер Metener. Водень надходить у резервуари, звідти – до споживачів і паливного елемента. Максимальна маса водню, яку можна зберігати в резервуарах, становить 90 кг. У темну пору доби, за схемою Cefmof, електроенергію для будинку виробляє паливний елемент. Споживачів водню можуть живити й резервні мобільні балони, які зберігаються в технічному гаражі. Тепло паливного елемента використовується для опалення будівель комплексу.
Спрощена схема потоків електроенергії та водню. Джерело: Cefmof. Адаптація підписів: редакція AW-Therm
Технічний гараж
Основне обладнання розміщене в технічному гаражі. На фотографії Panasonic позначено паливний елемент PH3, інвертор паливного елемента (Fuel Cell Integration Inverter), інвертор акумуляторної системи (BESS Inverter), панель керування A2W і витяжну трубу (Exhaust Pipe). Зовнішній блок A2W встановлений поза приміщенням. Електролізер Metener стоїть просто неба біля гаража. Panasonic позначає його як блок виробництва й зберігання водню на місці (On-site hydrogen production and storage unit). Водневі резервуари примикають до корпусу збоку.
Обладнання всередині технічного гаража та зовні. Джерело: Panasonic. Адаптація підписів: редакція AW-Therm
Де використовують водень
Підземний водневий трубопровід з'єднує електролізер з технічним гаражем і з усіма споживачами водню. У сауні працює воднева піч (sauna heater): за заявою Cefmof, вона дає лише пару й тепле повітря та не виділяє CO2 під час використання.
У переліку обладнання Cefmof також водневий камін, який, за описом фундації, обігріває й освітлює кімнату. Для приготування їжі призначені водневий гриль і духова шафа, остання використовує водяну пару, що утворюється в реакції водню з киснем.
Мета демонстрації
За описом Panasonic, мета демонстрації – перевірити оптимізацію та масштабованість інтегрованого рішення. Узимку в Центральній Фінляндії короткий світловий день, тому цілорічне використання сонячної енергії ускладнене. Компанія також очікує даних про роботу водневих систем у приміщенні та їхню інтеграцію з опалювальним обладнанням у суворі фінські зими. За оцінкою Panasonic, це один із перших у Європі інтегрованих водневих демонстраційних проєктів, подібних до японських.
Від редакції
Паливний елемент одночасно виробляє електроенергію й тепло. За оприлюдненими характеристиками PH3 (H2 KIBOU), на 10 кВт електричної потужності припадає приблизно 8,2 кВт теплової, тобто близько 0,82 кВт·год тепла на 1 кВт·год електроенергії. Виробник зазначає можливість нагрівання води приблизно до 60 °C. Це співвідношення не слід автоматично переносити на всі режими роботи. Електрична потужність PH3 регулюється в межах 4–10 кВт.
Взимку важливими показниками стають фактична теплова потужність A2W за низької температури зовнішнього повітря та його сезонний коефіцієнт ефективності SPF – відношення відданої теплової енергії до спожитої електроенергії за визначений період і для визначених меж обліку. Заявлені 9 кВт самі по собі не підтверджують таку саму потужність у сильний мороз: у повідомленні не наведено температурних умов, за яких визначено це значення.
Для орієнтовного розрахунку прийнято, що вся вироблена паливним елементом електроенергія спрямовується на A2W, а все доступне тепло паливного елемента використовується для опалення. За цих умов на 1 кВт·год енергії спожитого водню за нижчою теплотою згоряння можна отримати 0,47 + 0,57 × SPF кВт·год тепла. Це приблизно 1,6 кВт·год за SPF 2,0 і 2,2 кВт·год за SPF 3,0. Частину цього тепла тепловий насос відбирає із зовнішнього повітря.
Це умовна оцінка за прийнятих ККД і SPF, а не підтверджений енергобаланс Hydrogen House. Вона передбачає достатній попит на тепло й роботу A2W у межах його доступної потужності. Значення SPF 2,0 і 3,0 використано для розрахункових сценаріїв; фактичного значення для цього об’єкта не наведено.
Оцінка не враховує втрат в інверторі, споживання електроенергії іншими споживачами й допоміжним обладнанням, а також частки невикористаного тепла паливного елемента. Для оцінювання за сезон також потрібні фактичні ККД PH3 у відповідних режимах роботи.
Виробник наводить електричний ККД 57% для виходу постійного струму та ККД утилізації тепла 47% за нижчою теплотою згоряння. Їхня сума понад 100% пояснюється врахуванням теплоти конденсації водяної пари, яка не входить до нижчої теплоти згоряння.
Розрахунок починається з енергії вже виробленого водню. Для оцінювання всього циклу «сонячна електроенергія – водень – електроенергія й тепло» потрібно додатково врахувати витрати та втрати під час електролізу, підготовки й зберігання водню.
Джерело електроживлення A2W на оприлюднених схемах не показано. Потужності фотоелектричної станції та електролізера й енергетична ємність акумуляторів у розглянутих матеріалах не наведені.
Матеріал підготувала редакція AW-Therm. Редактор: Дмитро Гарник, директор
Часті запитання (FAQ) про водневий паливний елемент та тепловий насос у демонстраційному будинку Hydrogen House
Яку електричну та теплову потужність мають паливний елемент PH3 і тепловий насос Panasonic A2W у проєкті Hydrogen House?
За даними Panasonic, за повного навантаження електрична потужність водневого паливного елемента PH3 становить 10 кВт (з можливістю регулювання в межах 4–10 кВт), а його теплова потужність становить приблизно 8,2 кВт. Заявлена теплова потужність теплового насоса типу «повітря-вода» (A2W) становить 9 кВт. Паливний елемент забезпечує будинок електроенергією й теплом, а тепловий насос компенсує нестачу тепла для опалення приміщень у холодний період.
Який коефіцієнт корисної дії (ККД) має водневий паливний елемент Panasonic PH3 H2 KIBOU?
Виробник наводить електричний ККД 57% для виходу постійного струму та ККД утилізації тепла 47% за нижчою теплотою згоряння. На 10 кВт електричної потужності припадає близько 0,82 кВт·год тепла на 1 кВт·год виробленої електроенергії з можливістю нагрівання води приблизно до 60 °C. Сума показників понад 100% пояснюється врахуванням теплоти конденсації водяної пари, яка не входить до розрахунку за нижчою теплотою згоряння.
Який обсяг водню може зберігатися в резервуарах комплексу Hydrogen House у Фінляндії?
Максимальна маса водню, яку можна зберігати в резервуарах комплексу, становить 90 кг. Водень виробляється електролізером Metener за допомогою сонячної електроенергії вдень, після чого подається підземним трубопроводом до резервуарів, паливного елемента та інших споживачів. У разі потреби споживачі можуть живитися від резервних мобільних балонів з технічного гаража.
Де саме використовується чистий водень у комплексі Hydrogen House крім паливного елемента?
Чистий водень подається підземним трубопроводом до кілька окремих об'єктів комплексу. У сауні встановлено водневу піч, яка під час роботи виділяє лише пару та тепле повітря без викидів CO2. Також у будинку функціонують водневий камін для обігріву й освітлення, а також водневий гриль і духовка шафа, що використовує водяну пару від реакції водню з киснем.
Скільки теплової енергії можна отримати з 1 кВт·год енергії спожитого водню за умови використання паливного елемента та теплового насоса?
За умови спрямування всієї виробленої електроенергії на тепловий насос та повного використання тепла паливного елемента, з 1 кВт·год енергії водню можна отримати 0,47 + 0,57 × SPF кВт·год тепла. За розрахунковими сценаріями це становить приблизно 1,6 кВт·год тепла при сезонному коефіцієнті ефективності SPF 2,0 і 2,2 кВт·год тепла при SPF 3,0.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 799
