DE112013005205T5

DE112013005205T5 - Stromerzeugungssystem

Info

Publication number: DE112013005205T5
Application number: DE112013005205.9T
Authority: DE
Inventors: Yukimasa Nakamoto; Kazunori Fujita
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: US20150345386A1; CN106089342A; US10533495B2; KR20160103179A; WO2014069409A1; US9777629B2; DE112013005205B4; US20170260902A1; JP2014088861A; CN104755723B; KR101680503B1; CN104755723A; KR101688376B1; CN106089342B; JP6109529B2; KR20150063504A

Abstract

Dieses Stromerzeugungssystem weist Folgendes auf: eine Gasturbine (11) mit einem Verdichter (21), einer Brennkammer (22) und einer Turbine (23); eine erste Druckluftzufuhrleitung (26), die durch den Verdichter (21) verdichtete Druckluft an die Brennkammer (22) zuführt; eine Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) (13) mit einer Luftelektrode und einer Brennstoffelektrode; eine Druckluftzufuhrvorrichtung (61), die Druckluft erzeugen kann; und eine zweite Druckluftzufuhrleitung (31), die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung (61) verdichtete Druckluft an die SOFC (13) zuführt. Daher kann die Brennstoffzelle unabhängig von dem Betriebszustand der Gasturbine stabil betrieben werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromerzeugungssystem, in dem eine Brennstoffzelle, eine Gasturbine und eine Dampfturbine miteinander kombiniert werden.
Stand der Technik
Die Festoxid-Brennstoffzelle (nachfolgend als SOFC bezeichnet) ist als eine hocheffiziente Brennstoffzelle mit einem breiten Anwendungsbereich bekannt. Die Betriebstemperatur der SOFC wird erhöht, um die Ionenleitfähigkeit zu erhöhen, so dass von dem Verdichter einer Gasturbine ausgeführte Luft als an die Luftelektrodenseite zugeführte Luft (Oxidierungsmittel) verwendet werden kann. Außerdem kann Hochtemperatur-Brennstoff, der in einer SOFC nicht verwendet werden konnte, als der Brennstoff in der Brennkammer einer Gasturbine verwendet werden.
Daher wurden verschiedene Kombinationen an SOFC, Gasturbine und Dampfturbine als Stromerzeugungssysteme vorgeschlagen, die eine hohe Stromerzeugungseffizienz erzielen können, wie beispielsweise im Patentdokument 1 offenbart. Das im Patentdokument 1 offenbarte kombinierte System schließt eine SOFC, eine Gasturbinen-Brennkammer, die aus der SOFC ausgestoßenes Abgasbrenngas und Abluft verbrennt, und eine Gasturbine mit einem Verdichter, der Luft für die Zufuhr an die SOFC verdichtet, ein.
Patentliteratur
Patentdokument

Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2009-205930A

Kurzdarstellung
Technisches Problem
Während eines normalen Betriebs des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Stromerzeugungssystems wird durch den Verdichter der Gasturbine verdichtete Luft an die Brennkammer der Gasturbine zugeführt, wobei ein Teil der an die SOFC zugeführten Luft als ein Oxidierungsmittel dient. In diesem Fall schwankt der Druck der durch den Verdichter verdichteten Luft je nach dem Betriebszustand der Gasturbine, mit dem Ergebnis, dass der Druck der an die SOFC zugeführten Druckluft ebenfalls je nach dem Betriebszustand der Gasturbine schwankt, mit dem Risiko, dass möglicherweise kein stabiler Betriebszustand der SOFC beibehalten werden kann. Beispielsweise wird der Stromgenerator durch den Antrieb der Gasturbine aktiviert; wenn die Frequenz des Stromgenerators schwankt, geht die Gasturbine in eine Ausgabesteuerung über, um die Frequenz bei einer vorher festgelegten Frequenz zu halten. Genauer ausgedrückt wird die Ausgangsleistung der Gasturbine durch das Anpassen der an sie zugeführten Brennstoffmenge angepasst; während dieses Vorgangs schwankt der Druck der Druckluft am Verdichterauslass, wodurch der Druck der an die SOFC zugeführten Druckluft ebenfalls schwankt.
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend beschriebenen Probleme und hat das Ziel, ein Stromerzeugungssystem bereitzustellen, das es ermöglicht, dass eine Brennstoffzelle unabhängig von dem Betriebszustand einer Gasturbine stabil betrieben werden kann.
Lösung für das Problem
Um das vorstehend vorgeschlagene Ziel zu erreichen, umfasst ein Stromerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung Folgendes: Eine Gasturbine mit einem Verdichter und einer Brennkammer; eine erste Druckluftzufuhrleitung für die Zufuhr der durch den Verdichter verdichteten ersten Druckluft an die Brennkammer; eine Brennstoffzelle mit einer Luftelektrode und einer Brennstoffelektrode; eine Druckluftzufuhreinheit, die eine zweite Druckluft erzeugen kann; und eine zweite Druckluftzufuhrleitung zur Zufuhr der durch die Druckluftzufuhreinheit verdichteten zweiten Druckluft an die Brennstoffzelle.
Daher wird eine Druckluftzufuhreinheit getrennt von dem Gasturbinenverdichter bereitgestellt, wobei die durch den Gasturbinenverdichter verdichtete erste Druckluft durch die erste Druckluftzufuhrleitung an die Brennkammer zugeführt wird und die durch die Druckluftzufuhreinheit verdichtete zweite Druckluft durch die zweite Druckluftzufuhrleitung an die Brennstoffzelle zugeführt wird. Daher entstehen keine Schwankungen des Drucks der an die Brennstoffzelle zugeführten Luft, selbst wenn die an die Brennkammer zugeführte Luft je nach Betriebszustand der Gasturbine schwankt. Daher kann die Brennstoffzelle unabhängig von dem Betriebszustand der Gasturbine stabil betrieben werden.
Das Stromerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung umfasst Folgendes: einen Abhitze-Dampferzeuger zum Erzeugen von Dampf unter Verwendung von Abgas aus der Gasturbine; und eine durch von dem Abhitze-Dampferzeuger erzeugten Dampf angetriebene Dampfturbine, wobei die Druckluftzufuhreinheit einen dampfangetriebenen Brennstoffzellenverdichter und eine Dampfzufuhrleitung für die Zufuhr von durch den Abhitze-Dampferzeuger erzeugten Dampf an den Brennstoffzellenverdichter aufweist.
Demzufolge wird, wenn durch den Abhitze-Dampferzeuger erzeugter Dampf über die Dampfzufuhrleitung an den Brennstoffzellenverdichter zugeführt wird, der Brennstoffzellenverdichter durch den Dampf angetrieben, um die zweite Druckluft zu erzeugen, die an die Brennstoffzelle zugeführt wird. Das Stromerzeugungssystem kombiniert eine Brennstoffzelle, eine Gasturbine und eine Dampfturbine miteinander, wobei innerhalb des Systems erzeugter Dampf dazu verwendet wird, um den Brennstoffzellenverdichter anzutreiben, um die zweite Druckluft zu erzeugen, und die zweite Druckluft an die Brennstoffzelle zugeführt wird, um die Gesamteffizienz des Systems zu verbessern.
In dem Stromerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung schließt die Druckluftzufuhreinheit einen Brennstoffzellenverdichter und einen Antriebsmotor zum Antreiben des Brennstoffzellenverdichters ein.
Demgemäß wird der Brennstoffzellenverdichter durch den Antriebsmotor angetrieben, um die zweite Druckluft zu erzeugen, die an die Brennstoffzelle zugeführt wird. Durch das einfache Bereitstellen von Antriebsmotor und Brennstoffzellenverdichter kann die zweite Druckluft unabhängig von der Gasturbine an die Brennstoffzelle zugeführt werden, was ermöglicht, durch eine einfache Anordnung einen stabilen Betrieb der Brennstoffzelle sicherzustellen.
Das Stromerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung umfasst Folgendes: ein erstes Schaltventil, das die zweite Druckluftzufuhrleitung öffnen und schließen kann; eine Umgehungsleitung, welche die erste Druckluftzufuhrleitung mit der zweiten Druckluftzufuhrleitung verbindet; und ein zweites Schaltventil zum Öffnen und Schließen der Umgehungsleitung.
Demgemäß kann die durch das Antreiben des Brennstoffzellenverdichters erzeugte zweite Druckluft über die Umgehungsleitung an die Brennkammer zugeführt werden, was es ermöglicht, die Menge an Druckluft je nach dem Betriebszustand der Gasturbine oder der Brennstoffzelle anzupassen.
Das Stromerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuereinheit, die das erste Schaltventil und das zweite Schaltventil öffnen und schließen kann, wobei die Steuereinheit das erste Schaltventil öffnet und das zweite Schaltventil schließt, wenn die Brennstoffzelle angehalten wird.
Demgemäß wird, wenn die Brennstoffzelle angehalten wird, das erste Schaltventil geschlossen, um die Zufuhr der zweiten Druckluft von der Druckluftzufuhreinheit an die Brennstoffzelle anzuhalten, und das zweite Schaltventil wird geöffnet, um die Zufuhr der zweiten Druckluft von der Druckluftzufuhreinheit an die Gasturbinen-Brennkammer zu beginnen, wodurch die Menge an Druckluft in der Gasturbine sichergestellt wird und es ermöglicht wird, dass die Gasturbine stabil läuft.
Wirkung der Erfindung
Gemäß dem Stromerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung kann die durch den Verdichter verdichtete erste Druckluft an die Brennkammer zugeführt werden und die durch die Druckluftzufuhreinheit verdichtete zweite Druckluft kann an die Brennstoffzelle zugeführt werden, was ermöglicht, dass die Brennstoffzelle unabhängig von dem Betriebszustand der Gasturbine stabil läuft.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Druckluftzufuhrleitung in einem Stromerzeugungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine schematische Ansicht, die das Stromerzeugungssystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Druckluftzufuhrleitung in einem Stromerzeugungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stromerzeugungssystems werden nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung wird durch diese Ausführungsformen nicht eingeschränkt, und wenn eine Vielzahl von Ausführungsformen vorliegt, sind ebenfalls Konfigurationen, welche diese Ausführungsformen einschließen, enthalten.
Erste Ausführungsform
Das Stromerzeugungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform ist ein dreifach kombinierter Zyklus (”Triple Combined Cycle” – eingetragenes Warenzeichen), der eine Festoxid-Brennstoffzelle (nachfolgend als SOFC bezeichnet), eine Gasturbine und eine Dampfturbine miteinander kombiniert. Der Triple Combined Cycle kann in den drei Phasen der SOFC, der Gasturbine und der Dampfturbine Elektrizität erzeugen, indem die SOFC an der vorgeschalteten Seite eines mit einer Gasturbine kombinierten Stromerzeugungssystems (GTCC) installiert ist, so dass es möglich ist, eine äußerst hohe Stromerzeugungseffizienz zu erzielen.
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Druckluftzufuhrleitung im Stromerzeugungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration des Stromerzeugungssystems gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in 2 dargestellt, umfasst in der ersten Ausführungsform ein Stromerzeugungssystem 10 eine Gasturbine 11, einen Generator 12, eine SOFC 13, eine Dampfturbine 14 und einen Generator 15. Das Stromerzeugungssystem 10 ist so konfiguriert, dass eine hohe Stromerzeugungseffizienz erzielt wird, indem die Stromerzeugung durch die Gasturbine 11, die Stromerzeugung durch die SOFC 13 und die Stromerzeugung durch die Dampfturbine 14 miteinander kombiniert werden.
Die Gasturbine 11 schließt einen Verdichter 21, eine Brennkammer 22 und eine Turbine 23 ein, und der Verdichter 21 und die Turbine 23 sind über eine Radialwelle 24 miteinander verbunden, so dass sie sich als ein Ganzes drehen. Der Verdichter 21 verdichtet Luft A, die von einer Lufteinlassleitung 25 eingesaugt wird. Die Brennkammer 22 mischt und verbrennt Druckluft (erste Druckluft) A1, die von dem Verdichter 21 über eine erste Druckluftzufuhrleitung 26 zugeführt wird, und Brenngas L1, das über eine erste Brenngaszufuhrleitung 27 zugeführt wird. Die Turbine 23 wird durch Abgas (Verbrennungsgas) G gedreht, das durch die Brennkammer 22 über eine Abgaszufuhrleitung 28 zugeführt wird. Obgleich dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, wird die durch den Verdichter 21 verdichtete Druckluft A1 an das Gehäuse der Turbine 23 zugeführt, und die Druckluft A1 kühlt die Schaufeln und dergleichen als Kühlluft. Der Generator 12 ist koaxial zu der Turbine 23 vorhanden und kann durch die Drehung der Turbine 23 Strom erzeugen. Es gilt zu beachten, dass beispielsweise Flüssigerdgas (LNG) als das an die Brennkammer 22 gelieferte Brenngas L1 verwendet wird.
Der SOFC 13 wird Hochtemperatur-Brenngas als ein Reduktionsmittel und heiße Luft (Sauerstoffgas) als ein Oxidationsmittel zugeführt, die bei einer vorher festgelegten Betriebstemperatur miteinander reagieren, um Strom zu erzeugen. Die SOFC 13 ist aus einer Luftelektrode, einem Festelektrolyten, und einer Brennstoffelektrode, die innerhalb eines Druckbehälters untergebracht sind, konfiguriert. Strom wird durch die Zufuhr von Druckluft an die Luftelektrode und die Zufuhr von Brenngas an die Brennstoffelektrode erzeugt. Das an die SOFC 13 zugeführte Brenngas L2 ist beispielsweise Flüssigerdgas (LNG).
Eine Druckluftzufuhrvorrichtung (Druckluftzufuhreinheit) 61 ist mit der SOFC 13 über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 verbunden, was ermöglicht, dass die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichtete Druckluft (die zweite Druckluft) A2 an einen Einlass der Luftelektrode zugeführt wird. Ein Regelventil (erstes Schaltventil) 32, das die Fließgeschwindigkeit der zugeführten Luft anpassen kann, und ein Gebläse 33, das den Druck der Druckluft A2 erhöhen kann, sind entlang einer Luftflussrichtung an der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 vorhanden. Eine Abluftleitung 34, in die die Abluft A3, die an der Luftelektrode verwendet wurde, abgelassen wird, ist mit der SOFC 13 verbunden. Die Abluftleitung 34 zweigt in eine Abgasleitung 35, die die Außenabluft A3, die an der Luftelektrode verwendet wurde, ablässt, sowie in eine Druckluftumlaufleitung 36 ab, die mit der Brennkammer 22 verbunden ist. Ein Regelventil 37, das die Fließgeschwindigkeit der ausgestoßenen Luft anpassen kann, ist an der Abgasleitung 35 vorhanden, und ein Regelventil 38, das die Fließgeschwindigkeit der Umlaufluft anpassen kann, ist an der Druckluftumlaufleitung 36 vorhanden.
Außerdem ist eine zweite Brenngaszufuhrleitung 41 an der SOFC 13 vorhanden, um das Brenngas L2 dem Einlass der Brennstoffelektrode zuzuführen. Ein Regelventil 42, das die Strömungsrate des zugeführten Brenngases anpassen kann, ist an der zweiten Brenngaszufuhrleitung 41 vorhanden. Die SOFC 13 ist mit einer Brenngas-Abfuhrleitung 43 verbunden, in der Abgasbrenngas L3, das an der Brennstoffelektrode verwendet wurde, ausgestoßen wird. Die Brenngas-Abfuhrleitung 43 zweigt in eine Abgasleitung 44, die nach außen ablässt, sowie in eine Abgasbrenngaszufuhrleitung 45 ab, die mit der Brennkammer 22 verbunden ist. Ein Regelventil 46, das die Fließgeschwindigkeit des ausgestoßenen Brenngases anpassen kann, ist an der Abgasleitung 44 vorhanden, und ein Regelventil 47, das die Fließgeschwindigkeit des zugeführten Brenngases anpassen kann, sowie ein Gebläse 48, das den Druck des Brennstoffs erhöhen kann, sind an der Abgasbrenngaszufuhrleitung 45 entlang der Strömungsrichtung von Brenngas L3 vorhanden.
Außerdem ist eine Brenngasrückführleitung 49 an der SOFC 13 vorhanden, die die Brenngas-Abfuhrleitung 43 und die zweite Brenngaszufuhrleitung 41 miteinander verbindet. Ein Rückführungsgebläse 50, das das Abgasbrenngas L3 der Brenngas-Abfuhrleitung 43 an die zweite Brenngaszufuhrleitung 41 rückführt, ist an der Brenngasrückführleitung 49 vorhanden.
Eine Turbine 52 der Dampfturbine 14 wird durch Dampf gedreht, der durch einen Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 51 (HRSG) erzeugt wird. Der Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 51 ist mit einer Abgasleitung 53 von der Gasturbine 11 (Turbine 23) verbunden und erzeugt durch den Wärmeaustausch zwischen Luft und Hochtemperaturabgas G Dampf S. Eine Dampfzufuhrleitung 54 und eine Wasserzufuhrleitung 55 sind zwischen der Dampfturbine 14 (Turbine 52) und dem Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 51 vorhanden. Ein Kondensator 56 und eine Wasserförderpumpe 57 sind an der Wasserzufuhrleitung 55 vorhanden. Der Generator 15 ist koaxial zu der Turbine 52 vorhanden und kann durch die Drehung der Turbine 52 Strom erzeugen. Das Abgas, von dem die Wärme im Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 51 zurückgewonnen wurde, wird nach Abzug schädlicher Substanzen in die Atmosphäre freigesetzt.
Das Druckluftzufuhrsystem von Stromerzeugungssystem 10 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird nunmehr ausführlicher beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist das Stromerzeugungssystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform eine Druckluftzufuhrvorrichtung (Druckluftzufuhreinheit) 61, die Druckluft erzeugen kann, sowie eine zweite Druckluftzufuhrleitung 31 für die Zufuhr von durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichteter Druckluft an die SOFC 13 auf.
Genauer ausgedrückt ist die Druckluftzufuhrvorrichtung 61, die eigenständig betrieben werden kann, separat vom Verdichter 21 der Gasturbine 11 vorhanden, wobei der Verdichter 21 Druckluft über die erste Druckluftzufuhrleitung 26 nur an die Brennkammer 22 (Turbine 23) zuführt und die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 Druckluft über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 nur an die SOFC 13 zuführt. Daher wird die Gesamtmenge der durch den Verdichter 21 verdichteten Druckluft an die Brennkammer 22 und die Turbine 23 geliefert, und die Gesamtmenge der durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichteten Druckluft wird an die SOFC 13 geliefert. Demzufolge werden Schwankungen im Betriebszustand der Gasturbine 11 nicht an die SOFC 13 übertragen, was der SOFC 13 einen stabilen Betrieb ermöglicht. Genauer ausgedrückt erzeugt die SOFC 13 Strom aufgrund der Zufuhr von Druckluft A2 an die Luftelektrode sowie der Zufuhr von Brenngas L2 an die Brennstoffelektrode. In diesem Fall wird, wenn der Druck in der Luftelektrode und der Druck in der Brennstoffelektrode nicht in etwa gleich sind, ein Fluss an Druckluft A2 oder Brenngas L2 zwischen der Luftelektrode und der Brennstoffelektrode erzeugt, wodurch die Temperatur der SOFC 13 schwankt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die durch den Verdichter 21 verdichtete Druckluft A1 nicht an die SOFC 13 zugeführt; stattdessen wird nur Druckluft A2, die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichtet wird, an die SOFC 13 zugeführt, wodurch Schwankungen des Drucks in der Luftelektrode der SOFC 13 beseitigt werden und die SOFC 13 stabil arbeiten kann.
Die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 besteht aus einem SOFC-Verdichter (Brennstoffzellenverdichter) 62 und einer SOFC-Dampfturbine (Brennstoffzellen-Dampfturbine) 63, die über eine Kupplungswelle 64 miteinander verbunden sind, um als Ganzes gedreht werden zu können. Ein Ende der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 ist mit dem SOFC-Verdichter 62 verbunden und das andere Ende ist mit der SOFC 13 verbunden, und der SOFC-Verdichter 62 verdichtet Luft, die über eine Lufteinlassleitung 65 eingesaugt wird. Der SOFC-Verdichter 62 wird durch die Drehung der SOFC-Dampfturbine 63 über Dampf, der durch den Abhitze-Dampferzeuger 51 erzeugt wird, angetrieben, und kann Luft verdichten. Genauer ausgedrückt ist ein Ende einer Dampfzufuhrleitung 66 mit der Dampfzufuhrleitung 54 verbunden, um Dampf vom Abhitze-Dampferzeuger 51 zur Dampfturbine 14 (Turbine 52) zuzuführen, und das andere Ende ist mit der SOFC-Dampfturbine 63 verbunden. Die Dampfzufuhrleitung 66 weist ein Regelventil 67 auf, das die Menge an zugeführtem Dampf anpassen kann.
Eine Steuervorrichtung 68 kann zumindest den Öffnungsgrad des Regelventils 32 und des Regelventils 67 anpassen und das Antreiben und Anhalten des Gebläses 33 steuern. Daher öffnet, wenn die SOFC 13 normal betrieben wird, die Steuervorrichtung 68 die Regelventile 32, 67 und führt durch den Abhitze-Dampferzeuger 51 erzeugten Dampf über die Dampfzufuhrleitung 54 an die SOFC-Dampfturbine 63 zu, um den SOFC-Verdichter 62 anzutreiben.
Es ist eine Umgehungsleitung 71 vorhanden, die die erste Druckluftzufuhrleitung 26 und die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 miteinander verbindet, und die Umgehungsleitung 71 weist ein Regelventil (zweites Schaltventil) 72 auf, das die Fließgeschwindigkeit der Druckluft anpassen kann. Die Steuervorrichtung 68 kann den Öffnungsgrad des Regelventils 72 anpassen. Genauer ausgedrückt, wenn die SOFC 13 normal betrieben wird, schließt die Steuervorrichtung 68 das Regelventil 72, so dass die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 erzeugte Druckluft A2 nicht an die Gasturbine 11 zugeführt wird, sondern nur an die SOFC 13 zugeführt wird. Umgekehrt wird, wenn die SOFC 13 angehalten wird, das Regelventil 72 geöffnet und das Regelventil 32 geschlossen, so dass die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 erzeugte Druckluft nicht an die SOFC 13 zugeführt wird, sondern nur an die Gasturbine 11.
Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung des Betriebs des Stromerzeugungssystems 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, werden, wenn das Stromerzeugungssystem 10 aktiviert wird, die Gasturbine 11, Dampfturbine 14 und SOFC 13 in dieser Reihenfolge aktiviert. Die Steuervorrichtung 68 kann nicht nur das Regelventil 32 und das Regelventil 67 steuern, sondern auch die anderen Regelventile.
Als erstes verdichtet in der Gasturbine 11 der Verdichter 21 die Luft A, und die Brennkammer 22 mischt und verbrennt die Druckluft A1 und das Brenngas L1, die Turbine 23 wird durch das Abgas G gedreht, und der Generator 12 fängt an, Strom zu erzeugen. Als nächstes wird in der Dampfturbine 14 die Turbine 52 durch den Dampf S gedreht, welcher durch den Abgaswärme-Rückgewinnungskessel 51 erzeugt wird, und demzufolge fängt der Generator 15 an, Strom zu erzeugen.
Als nächstes wird in der SOFC 13 das Regelventil 67 geöffnet, so dass der durch den Abhitze-Dampferzeuger 51 erzeugte Dampf über die Dampfzufuhrleitung 66 an die SOFC-Dampfturbine 63 der Druckluftzufuhrvorrichtung 61 zugeführt wird. Die SOFC-Dampfturbine 63 beginnt anschließend, sich aufgrund des zugeführten Dampfes zu drehen, und der SOFC-Verdichter 62 wird gleichzeitig gedreht, wodurch die über die Lufteinlassleitung 65 eingesaugte Luft A verdichtet wird. Der SOFC-Verdichter 62 führt anschließend über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 Druckluft A2 an die SOFC 13 zu, und der Druck fängt an, zu steigen.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn das Regelventil 37 der Abgasleitung 35 und das Regelventil 38 der Druckluftumlaufleitung 36 geschlossen sind und das Gebläse 33 der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 angehalten hat, das Regelventil 32 geöffnet. Die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichtete Druckluft A2 wird anschließend über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 an die SOFC 13-Seite zugeführt. Auf diese Weise steigt der Druck an der SOFC 13-Seite aufgrund der Zufuhr der Druckluft A2 an.
Andererseits wird in der SOFC 13 das Brenngas L2 an die Brennstoffelektrodenseite zugeführt, und der Druck beginnt zu steigen. Wenn das Regelventil 46 der Abgasleitung 44 und das Regelventil 47 der Abgasbrenngaszufuhrleitung 45 geschlossen sind und das Gebläse 48 angehalten hat, wird das Regelventil 42 der zweiten Brenngaszufuhrleitung 41 geöffnet und das Rückführungsgebläse 50 der Brenngasrückführleitung 49 angetrieben. Anschließend wird das Brenngas L2 von der zweiten Brenngaszufuhrleitung 41 an die SOFC 13-Seite zugeführt und das Abgasbrenngas L3 wird durch die Brenngasrückführleitung 49 zurückgeführt. Auf diese Weise steigt der Druck an der SOFC 13-Seite aufgrund der Zufuhr von Brenngas L2 an.
Wenn der Druck auf der Luftelektrodenseite der SOFC 13 einen vorher festgelegten Druck erreicht, wird das Regelventil 32 vollständig geöffnet und das Gebläse 33 wird angetrieben. Gleichzeitig wird das Regelventil 37 geöffnet und die Abluft A3 der SOFC 13 wird aus der Abgasleitung 35 ausgestoßen. Anschließend wird die Druckluft A2 durch das Gebläse 33 an die SOFC 13-Seite zugeführt. Gleichzeitig wird das Regelventil 46 geöffnet und das Abgasbrenngas L3 der SOFC 13 wird aus der Abgasleitung 44 ausgestoßen. Anschließend, wenn der Druck der Luftelektrodenseite und der Druck der Brennstoffelektrodenseite der SOFC 13 den Zieldruck erreichen, ist die Druckbeaufschlagung der SOFC 13 abgeschlossen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Druckluftzufuhrvorrichtung 61 und ein Gebläse 33 vorhanden, jedoch kann das Gebläse 33 ausgelassen werden, indem die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 gesteuert wird. Genauer ausgedrückt kann der Öffnungsgrad des Regelventils 67 so angepasst werden, dass die Menge an Dampf, der an die SOFC-Dampfturbine 63 zugeführt wird, und die Menge an Druckluft A2, die durch den SOFC-Verdichter 62 erzeugt wird, so angepasst werden kann, dass die Menge der an die SOFC 13 zugeführten verdichteten Druckluft A2 angepasst und der Druck in der SOFC 13 erhöht werden kann. In diesem Fall entfällt durch das Weglassen des Gebläses 33 die Notwendigkeit eines Öffnens und Schließens des Regelventils 32 und eines Aktivierens des Gebläses 33, was geringere Kosten ermöglicht.
Anschließend wird, wenn die Reaktion (Stromerzeugung) der SOFC 13 stabil ist und die Komponenten Abluft A3 und Abgasbrenngas L3 stabil sind, das Regelventil 37 geschlossen und das Regelventil 38 geöffnet. Danach wird die Abluft A3 der SOFC 13 von der Druckluftumlaufleitung 36 an die Brennkammer 22 zugeführt. Außerdem wird das Regelventil 46 geschlossen, das Regelventil 47 geöffnet und das Gebläse 48 angetrieben. Anschließend wird das Abgasbrenngas L3 über die Abgasbrenngaszufuhrleitung 45 von der SOFC 13 an die Brennkammer 22 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Fließgeschwindigkeit des über die erste Brenngaszufuhrleitung 27 an die Brennkammer 22 zugeführten Brenngases L1 reduziert.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Gesamtmenge der durch den Verdichter 21 verdichteten Druckluft A1 an die Brennkammer 22 und die Turbine 23 der Gasturbine 11 zugeführt, und die Gesamtmenge der durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichteten Druckluft A2 wird an die SOFC 13 zugeführt. Daher entsteht, selbst wenn eine Schwankung in der Ausgangsleistung der Gasturbine 11 auftritt und der Druck der durch den Verdichter 21 verdichteten Luft A1 schwankt, keine Schwankung am Druck der an die SOFC zugeführten Luft A2. Demzufolge entsteht keine Schwankung am Druck in der Luftelektrode der SOFC 13, der Druck in der Luftelektrode und der Druck in der Brennstoffelektrode sind in etwa gleich, und die SOFC 13 wird unabhängig vom Betriebszustand der Gasturbine 11 stabil betrieben.
Wenn die SOFC 13 aufhört zu laufen, öffnet die Steuervorrichtung 68 das Regelventil 72 und schließt das Regelventil 32, wenn die SOFC 13 angehalten wird, so dass die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 erzeugte Druckluft A2 nicht an die SOFC 13 zugeführt wird, sondern an die Gasturbine 11. Wird die SOFC 13 normal betrieben, wird die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 erzeugte Druckluft A2 an die SOFC 13 zugeführt, und die verwendete Abluft A3 wird an die Brennkammer 22 der Gasturbine 11 über die Druckluftumlaufleitung 36 zugeführt. Daher wird, wenn der Betrieb der SOFC 13 angehalten wird, die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 erzeugte Druckluft A2 nicht an die SOFC 13 zugeführt, sondern über die Umgehungsleitung 71 direkt an die Brennkammer 22 der Gasturbine 11. Demzufolge werden in etwa gleiche Mengen an Druckluft A2 an die Gasturbine 11 zugeführt, sowohl wenn die SOFC 13 normal betrieben wird als auch wenn sie angehalten wird, was durch das Ermöglichen eines Volllastbetriebes eine stabile Stromerzeugung erlaubt. Da Abgasbrenngas aus der SOFC 13 nicht an die Brennkammer 22 der Gasturbine 11 zugeführt wird, wenn der Betrieb der SOFC 13 angehalten wird, muss die Menge an über die erste Brenngaszufuhrleitung 27 zugeführtem Brenngas erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das Stromerzeugungssystem gemäß der ersten Ausführungsform die Gasturbine 11 mit dem Verdichter 21, der Brennkammer 22 und der Turbine 23, die erste Druckluftzufuhrleitung 26 für die Zufuhr der durch den Verdichter 21 verdichteten Druckluft an die Brennkammer 22, die SOFC 13 mit der Luftelektrode und der Brennstoffelektrode, die Druckluftzufuhrvorrichtung 61, welche Druckluft erzeugen kann, und die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 für die Zufuhr von durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichteter Druckluft an die SOFC 13.
Demgemäß ist die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 separat vom Verdichter 21 der Gasturbine 11 vorhanden, die durch den Verdichter 21 verdichtete Luft A1 wird über die erste Druckluftzufuhrleitung 26 an die Brennkammer 22 zugeführt, und die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 verdichtete Luft A2 wird über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 an die SOFC 13 zugeführt. Daher entstehen keine Schwankungen des Drucks der an die SOFC 13 zugeführten Luft, selbst wenn der Druck der an die Brennkammer 22 zugeführten Luft je nach Betriebszustand der Gasturbine 11 schwankt. Demzufolge entsteht keine Schwankung am Druck in der Luftelektrode der SOFC 13, der Druck in der Luftelektrode und der Druck in der Brennstoffelektrode sind in etwa gleich, und die SOFC 13 kann unabhängig vom Betriebszustand der Gasturbine 11 stabil betrieben werden.
Das Stromerzeugungssystem gemäß der ersten Ausführungsform umfasst den Abhitze-Dampferzeuger 51 zum Erzeugen von Dampf unter Verwendung von Abgas aus der Gasturbine 11 und die durch den vom Abhitze-Dampferzeuger 51 erzeugten Dampf angetriebene Dampfturbine 14, und die Druckluftzufuhrvorrichtung 61 umfasst einen SOFC-Verdichter 62 und eine Dampfzufuhrleitung 66 für die Zufuhr von durch den Abhitze-Dampferzeuger 51 erzeugten Dampf an die SOFC-Dampfturbine 63. Demgemäß wird, wenn durch den Abhitze-Dampferzeuger 51 erzeugter Dampf über die Dampfzufuhrleitung 66 an die SOFC-Dampfturbine 63 zugeführt wird, die SOFC-Dampfturbine 63 durch den Dampf angetrieben, so dass der SOFC-Verdichter 62 angetrieben wird, um Druckluft A2 zu erzeugen, die an die SOFC 13 zugeführt wird. Das Stromerzeugungssystem 10 kombiniert die SOFC 13, die Gasturbine 11 und die Dampfturbine 14 miteinander, und innerhalb des Stromerzeugungssystems 10 erzeugter Dampf wird zum Antreiben des SOFC-Verdichters 62 verwendet, um Druckluft A2 zu erzeugen, die an die SOFC 13 zugeführt wird, was eine Erhöhung der gesamten Systemeffizienz ermöglicht.
Das Stromerzeugungssystem der ersten Ausführungsform weist das Regelventil 32, das die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 öffnen und schließen kann, die Umgehungsleitung 71, die die erste Druckluftzufuhrleitung mit der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 verbindet, und das Regelventil 72 zum Öffnen und Schließen der Umgehungsleitung 71 auf. Demgemäß kann die durch den SOFC-Verdichter 62 erzeugte Druckluft A2 über die Umgehungsleitung 71 an die Brennkammer 22 zugeführt werden, was es ermöglicht, die Menge an Druckluft je nach dem Betriebszustand der Gasturbine 11 oder der Brennstoffzelle SOFC 13 anzupassen.
Das Stromerzeugungssystem der ersten Ausführungsform weist die Steuervorrichtung 68 auf, die das Regelventil 32 und das Regelventil 72 öffnen und schließen kann, und wenn die SOFC 13 angehalten wird, schließt die Steuervorrichtung 68 das Regelventil 32 und öffnet das Regelventil 72. Demgemäß wird, wenn die SOFC 13 angehalten wird, das Regelventil 32 geschlossen, um die Zufuhr an Druckluft A2 von der Druckluftzufuhrvorrichtung 61 an die SOFC 13 anzuhalten, und das Regelventil 72 wird geöffnet, um mit der Zufuhr von Druckluft A2 von der Druckluftzufuhrvorrichtung 61 an die Brennkammer 22 der Gasturbine 11 zu beginnen, um die an die Gasturbine 11 zugeführte Menge an Druckluft sicherzustellen und zu ermöglichen, dass die Gasturbine 11 stabil läuft.
Zweite Ausführungsform
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Druckluftzufuhrleitung in einem Stromerzeugungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Grundkonfiguration des Stromerzeugungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in etwa identisch mit der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform; daher werden für durch 2 beschriebene Teile mit ähnlichen Funktionen wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen verwendet und deren ausführliche Beschreibung entfällt.
In dem Stromerzeugungssystem der zweiten Ausführungsform, wie in 2 und 3 dargestellt, ist eine Druckluftzufuhrvorrichtung (Druckluftzufuhreinheit) 81 über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 mit der SOFC 13 verbunden, wobei die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 Druckluft A2 an einen Einlass der Luftelektrode zuführen kann. Genauer ausgedrückt ist die Druckluftzufuhrvorrichtung 81, die eigenständig betrieben werden kann, separat vom Verdichter 21 der Gasturbine 11 vorhanden, wobei der Verdichter 21 über die erste Druckluftzufuhrleitung 26 nur an die Brennkammer 22 (Turbine 23) Druckluft A1 zuführt und die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 nur an die SOFC 13 Druckluft A2 zuführt. Daher wird die Gesamtmenge der durch den Verdichter 21 verdichteten Druckluft an die Brennkammer 22 und die Turbine 23 geliefert, und die Gesamtmenge der durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 verdichteten Druckluft wird an die SOFC 13 geliefert. Demzufolge werden Schwankungen im Betriebszustand der Gasturbine 11 nicht an die SOFC 13 übertragen, was der SOFC 13 einen stabilen Betrieb ermöglicht.
Die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 besteht aus einem SOFC-Verdichter (Brennstoffzellenverdichter) 82 und einem Antriebsmotor 83, die über eine Kupplungswelle 84 miteinander verbunden sind. Ein Ende der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 ist mit dem SOFC-Verdichter 82 verbunden und das andere Ende ist mit der SOFC 13 verbunden, und der SOFC-Verdichter 82 verdichtet Luft, die über eine Lufteinlassleitung 85 eingesaugt wird. Der SOFC-Verdichter 82 wird über Strom angetrieben, der an den Antriebsmotor 83 zugeführt wird, und kann Luft verdichten.
Die Steuervorrichtung 68 kann zumindest den Öffnungsgrad des Regelventils 32 und des Regelventils 72 anpassen und das Antreiben und Anhalten des Antriebsmotors 63 steuern. Daher öffnet, wenn die SOFC 13 normal betrieben wird, die Steuervorrichtung 68 die Regelventile 32, 67, und der Antriebsmotor 63 wird angetrieben, um den SOFC-Verdichter 82 anzutreiben.
Es ist eine Umgehungsleitung 71 vorhanden, die die erste Druckluftzufuhrleitung 26 und die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 miteinander verbindet, und die Umgehungsleitung 71 weist ein Regelventil 72 auf, das die Fließgeschwindigkeit der Druckluft anpassen kann. Wenn die SOFC 13 normal betrieben wird, schließt die Steuervorrichtung 68 das Regelventil 72, so dass die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 erzeugte Druckluft nicht an die Gasturbine 11 zugeführt wird, sondern nur an die SOFC 13 zugeführt wird. Umgekehrt wird, wenn die SOFC 13 angehalten wird, das Regelventil 72 geöffnet und das Regelventil 32 geschlossen, so dass die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 erzeugte Druckluft nicht an die SOFC 13 zugeführt wird, sondern nur an die Gasturbine 11.
Wird das vorstehend beschriebene Stromerzeugungssystem aktiviert, werden die Gasturbine 11, die Dampfturbine 14 und die SOFC 13 in dieser Reihenfolge aktiviert; jedoch kann die SOFC 13 auch vor der Gasturbine 11 aktiviert werden.
Wird die SOFC 13 betrieben, wird der Antriebsmotor 83 so angetrieben, dass der SOFC-Verdichter 82 drehbar angetrieben wird, wodurch über die Lufteinlassleitung 85 eingesaugte Luft A verdichtet wird. Der SOFC-Verdichter 82 führt anschließend über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 Druckluft A2 an die SOFC 13 zu. In der Zwischenzeit wird das Regelventil 42 der zweiten Brenngaszufuhrleitung 41 geöffnet, wodurch über die zweite Brenngaszufuhrleitung 41 Brenngas L2 an die SOFC 13 zugeführt wird. Die Druckluft A2 und das Brenngas L2 reagieren anschließend in der SOFC 13, wodurch Strom erzeugt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Gesamtmenge der durch den Verdichter 21 verdichteten Druckluft A1 an die Brennkammer 22 und die Turbine 23 der Gasturbine 11 zugeführt, und die Gesamtmenge der durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 verdichteten Druckluft A2 wird an die SOFC 13 zugeführt. Daher entsteht, selbst wenn eine Schwankung in der Ausbeute der Gasturbine 11 auftritt und der Druck der durch den Verdichter 21 verdichteten Luft A1 schwankt, keine Schwankung am Druck der an die SOFC zugeführten Luft A2, und die SOFC 13 wird unabhängig vom Betriebszustand der Gasturbine 11 stabil betrieben.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst das Stromerzeugungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform die Gasturbine 11 mit dem Verdichter 21, der Brennkammer 22 und der Turbine 23, die erste Druckluftzufuhrleitung 26 für die Zufuhr der durch den Verdichter 21 verdichteten Druckluft an die Brennkammer 22, die SOFC 13 mit der Luftelektrode und der Brennstoffelektrode, die Druckluftzufuhrvorrichtung 81, welche Druckluft erzeugen kann, und die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 für die Zufuhr von durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 verdichteter Druckluft an die SOFC 13.
Demgemäß ist die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 separat vom Verdichter 21 der Gasturbine 11 vorhanden, die durch den Verdichter 21 verdichtete Luft A1 wird über die erste Druckluftzufuhrleitung 26 an die Brennkammer 22 zugeführt, und die durch die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 verdichtete Luft A2 wird über die zweite Druckluftzufuhrleitung 31 an die SOFC 13 zugeführt. Daher entstehen keine Schwankungen des Drucks der an die SOFC 13 zugeführten Luft, selbst wenn der Druck der an die Brennkammer 22 zugeführten Luft je nach Betriebszustand der Gasturbine 11 schwankt. Daher kann die SOFC 13 unabhängig von dem Betriebszustand der Gasturbine stabil betrieben werden.
In dem Stromerzeugungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Druckluftzufuhrvorrichtung 81 mit dem SOFC-Verdichter 82 und dem Antriebsmotor 83 für den Antrieb des SOFC-Verdichters 82 ausgestattet. Demgemäß wird der SOFC-Verdichter 82 durch den Antriebsmotor 83 angetrieben, um Druckluft A2 zu erzeugen, die an die SOFC 13 zugeführt wird. Durch das einfache Bereitstellen des Antriebsmotors 83 und des SOFC-Verdichters 82 kann die Druckluft A2 unabhängig von der Gasturbine 11 an die SOFC 13 zugeführt werden, wodurch ein stabiler Betrieb der SOFC 13 unter Verwendung einer einfachen Konfiguration sichergestellt werden kann.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind das erste Schaltventil und das zweite Schaltventil der vorliegende Erfindung Regelventile 32, 72, die die Fließgeschwindigkeit anpassen können, jedoch können diese Ventile auch Absperrventile sein, welche die Fließgeschwindigkeit nicht anpassen können.
Bezugszeichenliste

10: Stromerzeugungssystem
11: Gasturbine
12: Generator
13: Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC)
14: Dampfturbine
15: Generator
21: Verdichter
22: Brennkammer
23: Turbine
26: Erste Druckluftzufuhrleitung
27: Erste Brenngaszufuhrleitung
31: Zweite Druckluftzufuhrleitung
32: Regelventil (erstes Schaltventil)
33: Gebläse
34: Abluftleitung
36: Druckluftumlaufleitung
41: Zweite Brenngaszufuhrleitung
93: Regelventil
43: Brenngas-Abfuhrleitung
45: Abgasbrenngaszufuhrleitung
49: Brenngasrückführleitung
61: Druckluftzufuhrvorrichtung (Druckluftzufuhreinheit)
62: SOFC-Verdichter (Brennstoffzellenverdichter)
63: SOFC-Dampfturbine (Brennstoffzellen-Dampfturbine)
66: Dampfzufuhrleitung
93: Regelventil
71: Umgehungsleitung
72: Regelventil (zweites Schaltventil)

Claims

Stromerzeugungssystem, das Folgendes umfasst: eine Gasturbine mit einem Verdichter und einer Brennkammer; eine erste Druckluftzufuhrleitung für die Zufuhr einer durch den Verdichter verdichteten ersten Druckluft an die Brennkammer; eine Brennstoffzelle mit einer Luftelektrode und einer Brennstoffelektrode; eine Druckluftzufuhreinheit, die eine zweite Druckluft erzeugen kann; und eine zweite Druckluftzufuhrleitung für die Zufuhr der durch die Druckluftzufuhreinheit verdichteten zweiten Druckluft an die Brennstoffzelle.
Stromerzeugungssystem nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Abhitze-Dampferzeuger zum Erzeugen von Dampf unter Verwendung von Abgas aus der Gasturbine; und eine durch von dem Abhitze-Dampferzeuger erzeugten Dampf angetriebene Dampfturbine, wobei die Druckluftzufuhreinheit einen dampfangetriebenen Brennstoffzellenverdichter und eine Dampfzufuhrleitung für die Zufuhr von durch den Abhitze-Dampferzeuger erzeugten Dampf an den Brennstoffzellenverdichter einschließt.
Stromerzeugungssystem der vorliegenden 1 Erfindung, wobei die Druckluftzufuhreinheit einen Brennstoffzellenverdichter und einen Antriebsmotor zum Antreiben des Brennstoffzellenverdichters einschließt.
Stromerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner Folgendes umfasst: ein erstes Schaltventil, das die zweite Druckluftzufuhrleitung öffnen und schließen kann; eine Umgehungsleitung, welche die erste Druckluftzufuhrleitung mit der zweiten Druckluftzufuhrleitung verbindet, und ein zweites Schaltventil zum Öffnen und Schließen der Umgehungsleitung.
Stromerzeugungssystem nach Anspruch 4, das ferner Folgendes umfasst: eine Steuereinheit, die das erste Schaltventil und das zweite Schaltventil öffnen und schließen kann, wobei die Steuereinheit das erste Schaltventil schließt und das zweite Schaltventil öffnet, wenn die Brennstoffzelle angehalten wird.