Wprowadzenie

Jednym z ośmiu filarów strategii roz-

woju Unii Europejskiej określanej mianem

Zielonego Ładu jest promowanie budow-

nictwa zrównoważonego. Wymaga to

zintegrowanego podejścia do procesu

projektowania, budowy oraz eksploatacji

budynków. Wpodejściu tym budynek na-

leży traktować jako system energetyczny

opisywany trzema poziomami zapotrze-

bowania na energię: (I) energię użytkową

(EU), (II) energię końcową (EK) i(III) nie-

odnawialną energię pierwotną (EP). Do-

stępne na rynku rozwiązania architekto-

niczno-budowlane oraz instalacyjne po-

zwalają na minimalizację wskaźników EU

oraz EK, co nie gwarantuje jednak osią-

gnięcia neutralności ekologicznej budyn-

ków. Efekt ten może być jedynie uzyskany

przy zagwarantowaniu minimalnych

wskaźników nakładu nieodnawialnych

nośników energii pierwotnej wykorzysty-

wanych wbudynkach. Jednym zrozwią-

zań gwarantujących tę minimalizację jest

stosowanie skojarzonej gospodarki ener-

getycznej.

Skojarzona gospodarka energetyczna

to produkcja w jednym procesie co naj-

mniej dwóch nośników energii użytkowej

2/2025 www.informacjainstal.com.pl

Ź ródła ciepła i energii elektrycznej/Sources of heat and electricity

Ocena sprawności energetycznej

ogniwa paliwowego typu PEM

Evaluation of energy efficiency of PEM type fuel cell

TOMASZ MRÓZ, JOANNA SINACKA, KACPER FÓRMANIAK

DOI 10.36119/15.2025.2.3

Skojarzona gospodarka energetyczna wdużej skali jest powszechnie znana iwykorzystywana wprzemyśle (elek-

trociepłownie przemysłowe), komunalnych systemach ciepłowniczych oraz budynkach użyteczności publicznej (szpi-

tale, biurowce), natomiast wmniejszej skali technologia ta jest rzadko stosowana ze względu na wysokie nakłady

inwestycyjne isłabo rozwinięty rynek urządzeń. Znacząco niższy współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pier-

wotnej dla produkcji ciepła wukładach kogeneracyjnych wporównaniu do tradycyjnych układów ogrzewania

(kotłownie iciepłownie) pozwala na osiągnięcie założeń Zielonego Ładu wzakresie wzrostu efektywności energe-

tycznej budownictwa.

Wartykule przedstawiono wyniki badań efektywności energetycznej ogniwa paliwowego typu PEM zasilanego

gazem ziemnym omocy cieplnej 1,1 kW imocy elektrycznej 0,75 kW. Pełen cykl pracy ogniwa trwa 48 godzin: 46

godzin pracy urządzenia i2 godziny przerwy technologicznej wynikającej zkonieczności jego regeneracji. Na pod-

stawie przeprowadzonych pomiarów przepływu itemperatur wody chłodzącej, zużycia gazu ziemnego oraz produk-

cji energii elektrycznej wyznaczono średniodobową sprawność energetyczną ogniwa oraz współczynnik nakładu

nieodnawialnej energii pierwotnej. Wokresie objętym pomiarami średnia wartość sprawności energetycznej ogniwa

wyniosła 82,1 % awspółczynnika nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej 0,319, co wskazuje na atrakcyjność

stosowania tego typu urządzenia jako bazowego źródła energii wbudynkach mieszkalnych jednorodzinnych.

Słowa kluczowe: sprawność energetyczna, ogniwo paliwowe typu PEM

Cogenerated heat and power production on alarge scale is widely known and is used in industry (industrial

combined heat and power plants), municipal heating systems and public utility buildings (hospitals, office buildings).

However, the application of this technology on asmaller scale is rarely implemented due to high investment costs and

apoorly developed market for such equipment. Significantly lower non-renewable primary energy factor for heat

production in cogeneration systems compared to traditional heating systems (boilers and heating plants), makes it

possible to meet the goals of the Green Deal in terms of increasing building energy efficiency.

The article presents the results of energy efficiency evaluation of 1,1 kW heating capacity and 0,75 kW electrical

power the PEM-type fuel cell powered by natural gas. The operating cycle of the fuel cell is 48 hours: 46 hours of

device operation followed by a2-hour of technological break for necessary regeneration. Measurements of cooling

water flow and temperatures, natural gas consumption and electricity production allowed for derivation of daily

average energy efficiency and nonrenewable primary energy effort factor of tested the fuel cell. It has been found

that during the study period, the average energy efficiency and anon-renewable primary energy effort factor of the

fuel cell tested have been 82.1% and 0.319 respectively, highlighting the attractiveness of using such adevice as the

energy source in single-family residential buildings.

Keywords: energy efficiency, PEM type fuel cell

prof. dr hab. inż. Tomasz Mróz https://orcid.org/0000-0003-2129-9198; dr inż. Joanna Sinacka https://orcid.org/0000-0003-3750-0319;

joanna.sinacka@put.poznan.pl, mgr inż. Kacper Fórmaniak https://orcid.org/0009-0005-0010-8016; kacper.formaniak@put.poznan.pl. ‒

Instytut Inżynierii Środowiska iInstalacji Budowlanych, Politechnika Poznańska, Poznań.

Autor do korespondencji / Corresponding author: tomasz.mroz@put.poznan.pl

www.informacjainstal.com.pl 2/2025

Źródła ciepła i energii elektrycznej

[1,2]. Wpraktyce wyróżniamy dwa moż-

liwe sposoby realizacji skojarzonej gospo-

darki energetycznej:

l Kogeneracja – jednoczesna produk-

cja ciepła ienergii elektrycznej (CHP),

l Trigeneracja – jednoczesna produkcja

ciepła, energii elektrycznej oraz chło-

du (CHCP).

Na rysunku 1 przedstawiono wformie

wykresów pasmowych bilansu energii wy-

żej wymienione sposoby realizacji gospo-

darki skojarzonej.

Skojarzona gospodarka energetycz-

na wdużej skali jest powszechnie znana

i wykorzystywana w przemyśle (elektro-

ciepłownie przemysłowe) [3] jak i w ko-

munalnych systemach ciepłowniczych [4].

Często jest ona również wykorzystywana

w budynkach użyteczności publicznej

(szpitale, biurowce) [5]. Aplikacje tej tech-

nologii w mniejszej skali są incydentalne

ze względu na wysokie nakłady inwesty-

cyjne iwniewielkim stopniu rozwinięty ry-

nek urządzeń.

Pozytywny wpływ zastosowania ko-

generacji na minimalizację zużycia nośni-

ków nieodnawialnej energii pierwotnej

wbudownictwie wyznaczany jest zwyko-

rzystaniem metody kosztów unikniętych,

której matematyczny zapis przedstawia

układ równań (1) do (3).

Zużycie nieodnawialnej energii pier-

wotnej w systemie kogeneracyjnym dla

produkcji ciepła ienergii elektrycznej:

(1)

Zużycie nieodnawialnej energii pier-

wotnej w systemie rozdzielonym dla pro-

dukcji ciepła ienergii elektrycznej (produk-

cja ciepła wciepłowni iprodukcja energii

elektrycznej wźródłach systemowych):

(2)

Zużycie nieodnawialnej energii pier-

wotnej w systemie kogeneracyjnym dla

produkcji wyłącznie ciepła:

(3)

gdzie:

HEx

– Ciepło wyprodukowane w ukła-

dzie kogeneracyjnym, kWh,

– Energia elektryczna wyproduko-

wana w układzie kogeneracyj-

nym, kWh,

F,Ch

– Entalpia chemiczna paliwa zuży-

tego wukładzie kogeneracyjnym,

kWh,

CHP

– Sprawność energetyczna układu

kogeneracyjnego,

– Sprawność energetyczna wytwa-

rzania iprzesytu energii elektrycz-

nej wmiksie energetycznym,

e – Wskaźnik skojarzenia dla układu

kogeneracyjnego.

Wkonsekwencji współczynnik nakła-

du nieodnawialnej energii pierwotnej dla

produkcji ciepła wukładach kogeneracyj-

nych jest znacząco niższy (poniżej warto-

ści 1,0) niż dla tradycyjnych układów

ogrzewania, takich jak kotłownie czy cie-

płownie.

Zmieniające się strategie gospodaro-

wania energią związane z wprowadze-

niem w Unii Europejskiej idei Zielonego

Ładu (Green Deal), powodują wzrost za-

interesowania technologiami kogenera-

cyjnymi wmałej skali. Szczególnie intersu-

jąca technologia skojarzonej produkcji

ciepła ienergii elektrycznej mogąca mieć

zastosowanie w niewielkich budynkach

mieszkalnych jednorodzinnych i wieloro-

dzinnych to technologia ogniw paliwo-

wych zmembranami proton-wymiennymi

– PEM (Protone Exchange Membrane).

Ogniwo paliwowe PEM

jako źródło energii dla budynku

Ogniwa paliwowe typu PEM pojawiły

się na początku lat 50. XX wieku jako mo-

bilne źródła energii elektrycznej dla po-

trzeb militarnych. Wlatach 60. XX wieku ich

zastosowanie było warunkiem sukcesu misji

kosmicznych NASA – projekt Gemini [6].

Pod koniec XX wieku technologię tę zaczęto

komercjalizować wJaponii, obecnie tech-

nologia ta dostępna jest również wPolsce.

Na rysunku 2 przedstawiono schemat

pojedynczego ogniwa paliwowego typu

PEM wraz z opisem reakcji elektroche-

micznych, które skutkują produkcją ciepła

ienergii elektrycznej.

Ogniwo paliwowe wwyniku przemia-

ny elektrochemicznej konwertuje entalpię

chemiczną paliwa wenergię elektryczną

i ciepło. Odbywa się to przy wysokiej

sprawności wytwarzania energii elek-

trycznej z racji realizacji procesu wspo-

sób bezpośredni, bez wykorzystania

przemian pośrednich, na przykład wytwa-

rzających w pierwszej kolejności pracę

mechaniczną a następnie energię elek-

tryczną [7].

W ogniwie paliwowym PEM zasila-

nym wodorem wykorzystana jest membra-

na polimerowa [3]. Wodór (H

) dopro-

wadzany jest do anody wogniwie, zaś do

katody dostarcza się utleniacz – tlen (O

Katalizatorem dysocjacji wodoru na pro-

tony (H

) ielektrony jest anoda – rys. 2.

Membrana polimerowa pełni funkcję izo-

latora dla elektronów, stąd przechodzą

przez nią wyłącznie protony. Elektrony

poruszają się po zewnętrznym obwodzie

wywołując przepływ energii elektrycznej.

Reakcja chemiczna zdysocjowanych

zwodoru protonów ielektronów ztlenem

Rys. 1.

Wykres pasmowy bilansu energii dla układów

kogeneracyjnych itrigeneracyjnych

Fig. 1. Stripe drawing of energy balance of co-

-generation and tri-generation systems

Rys. 2.

Schemat pojedynczego ogniwa

paliwowego typu PEM

Fig. 2. Schematic drawing of PEM

type single fuel cell

2/2025 www.informacjainstal.com.pl

odbywa się na katodzie. Wwyniku bez-

pośredniej przemiany entalpii chemicznej

paliwa, poprzez dysocjację wodoru na

anodzie ireakcję zdysocjowanych proto-

nów ielektronów zutleniaczem na kato-

dzie, otrzymywana jest energia elektrycz-

na oraz czysta woda [8] – równanie (4).

+ O

→ 2H

O + energia (4)

Tlen jest dostarczany do ogniwa pali-

wowego zpowietrza, drugi zreagentów

– wodór, jako źródło energii napędowej

dla ogniwa paliwowego typu PEM może

być pozyskiwany zróżnych źródeł [9]:

l Wodór szary – wytwarzany wprocesie

reformingu zpaliw węglowodorowych,

l Wodór zielony – wytwarzany wpro-

cesie elektrolizy wody z wykorzysta-

niem energii odnawialnej,

l Wodór fioletowy – wytwarzany

w procesie elektrolizy wody z wyko-

rzystaniem energii elektrycznej produ-

kowanej welektrowniach jądrowych,

l Wodór niebieski – wytwarzany wpro-

cesach wykorzystujących paliwa ko-

palne, uzupełnione otechnologie wy-

chwytywania, składowania lub prze-

twarzania CO

l Wodór biały – pochodzący znatural-

nych źródeł geologicznych.

Zpowodu braku powszechnej dostęp-

ności źródeł wodoru obecnie ogniwa pa-

liwowe często wykorzystują wodór szary,

wytwarzany wprocesie reformingu zgazu

ziemnego. Proces ten generuje dodatko-

wo CO

co pogarsza ocenę ekologiczną

ogniwa wodorowego, jednak w porów-

naniu do technologii wytwarzania energii

opartych na spalaniu paliw kopalnych,

nawet wtej konfiguracji jest ono stosunko-

wo wysoko oceniane [7].

Zastosowanie ogniwa paliwowego

typu PEM jako elementu układu zaopatru-

jącego wenergię elektryczną wioskę Kuhin

wIranie zostało opisane przez Zahadi’ego

iin. [10]. Autorzy na bazie przeprowadzo-

nych symulacji wykazali wyższą efektyw-

ność energetyczną oraz ekonomiczną tej

technologii wporównaniu zrozwiązaniami

opartymi omagazynowanie energii. Xu iin.

[11] zwrócili uwagę na zwiększenie efek-

tywności wykorzystania wodoru w ogni-

wach paliwowych typu PEM, szczególnie

skupiając się na zagadnieniu rozcieńczania

wodoru. Wyniki badań wykazały, że sto-

pień rozcieńczenia wodoru ma wpływ na

wydajność ogniwa, co związane jest ze

zmniejszeniem ciśnienia wodoru na ano-

dzie. Wykazano jednak, iż umiarkowane

rozcieńczanie wodoru jest dopuszczalne

ipozytywnie wpływa na efektywność eko-

nomiczną pracy ogniwa.

Doucet iin. [12] badając pracę ogni-

wa paliwowego PEM wtrybie skojarzonej

produkcji energii elektrycznej i ciepła

stwierdzili, iż jest to rozwiązanie mogące

mieć zastosowanie jako efektywne źródło

energii dla budynków mieszkalnych.

W 2024 r. w Zakładzie Ogrzewnic-

twa, Klimatyzacji i Ochrony Powietrza

Politechniki Poznańskiej uruchomiono la-

boratorium wodorowe, którego celem jest

prowadzenie badań efektywności ener-

getycznej ogniwa paliwowego typu PEM

zasilanego gazem ziemnym. Laborato-

rium powstało we współpracy z firmą

Viessmann, która dostarczyła ogniwo pa-

liwowe odanych technicznych przedsta-

wionych na rysunku 3 [13].

Badania sprawności energetycznej

ogniwa paliwowego typu PEM

Schemat stanowiska pomiarowego do

badań efektywności energetycznej ogni-

wa paliwowego przedstawiono na rysun-

ku 4 ajego zdjęcia na rysunkach 5 do 7.

Wbadaniach wykorzystano następu-

jące elementy iukłady pomiarowe:

l Pomiar temperatur wody chłodzącej

– czujniki PT100 skalibrowane według

termometru elektronicznego (nr kat.

5000-0795) z czujnikiem PT100 (nr

kat. 6000-1773), dokładność pomia-

ru +/ – 0,03 K,

Rys. 3.

Dane techniczne ogniwa paliwowego typu PEM

firmy Viessmann

Fig. 3. Technical data of type PEM fuel cell deli-

vered by Viessmann [13]

Rys. 5.

Zdjęcie badanego ogniwa paliwowego

zzasobnikiem ciepła

Fig. 5. Picture of tested fuel cell with heat accu-

mulator

Rys. 6.

Zdjęcie instalacji pomiarowej – pomiar zużycia

wody chłodzącej

Fig. 6. Picture of tested installation – cooling

water use measurement

Rys. 7.

Zdjęcie instalacji pomiarowej – pomiar tempe-

ratur wody chłodzącej

Fig. 7. Picture of tested installation – cooling

water temperatures measurement

Rys. 4.

Schemat stano-

wiska pomiaro-

wego

Fig. 4. Schematic

drawing of

experimental

setup

www.informacjainstal.com.pl 2/2025

Źródła ciepła i energii elektrycznej

l Pomiar zużycia wody chłodzącej –

wodomierz skrzydełkowy, dokładność

pomiaru +/ – 0,001 m

l Pomiar zużycia gazu ziemnego – ga-

zomierz, dokładność pomiaru +/ –

0,001 Nm

l Pomiar ilości energii elektrycznej wy-

tworzonej przez ogniowo – licznik

energii elektrycznej dwukierunkowy,

dokładność pomiaru +/ – 0,01 kWh.

Pomierzone temperatury wody chło-

dzącej rejestrowane były wczasie rzeczy-

wistym poprzez system zbierania danych

Almemo System zkrokiem czasowym 1 mi-

nuta.

Wyniki pomiarów temperatur wody

chłodzącej przedstawiono na rysunku 8,

natomiast na rysunku 9 wyniki pomiarów

zużycia gazu ziemnego iprodukcji energii

elektrycznej oraz ciepła przez ogniwo.

Pełen cykl pracy ogniwa paliwowego

trwa 48 godzin: 46 godzin pracy urzą-

dzenia i2 godziny przerwy technologicz-

nej wynikającej zkonieczności jego rege-

neracji.

Warunki pracy systemu ustabilizowały

się po 48 godzinach od zadania parame-

trów pracy. Podczas okresu badawczego

(09÷20.12.2024 r.) temperatura wody

chłodzącej na zasilaniu wymiennika cie-

pła wahała się między 13,9°C a15,9°C,

a jej średnia wartość to 15,0°C. Nato-

miast temperatura wody chłodzącej na

wyjściu z wymiennika ciepła mieściła się

w zakresie 14,2÷26,3°C, a jej średnia

wartość to 25°C. Dobowe zużycie wody

chłodzącej przepływającej przez wy-

miennik ciepła wahało się między 1,806

m³/dobę a1,975m³/dobę (średnia war-

tość to 1,946 m³/dobę).

Dobowe zużycie gazu zmieniało się

pomiędzy 4,565 m³/dobę a5,113 m³/

dobę (średnia wartość to 4,789 m³/

dobę), dobowa produkcja ciepła była

w zakresie 21,32÷24,07 kWh/dobę

(średnia wartość to 22,6 kWh/dobę)

adobowa produkcja energii elektrycznej

wahała się miedzy 15 kWh/dobę a 17

kWh/dobę (średnia wartość to 15,87

kWh/dobę).

Na podstawie uzyskanych wyników

pomiarów wyznaczono średniodobową

sprawność energetyczną ogniwa – zależ-

ność (5).

(5)

gdzie:

HEx

– Ciepło wyprodukowane przez ogni-

wo paliwowe wciągu doby, kWh,

– Energia elektryczna wyproduko-

wana przez ogniwo paliwowe

wciągu doby, kWh,

F,Ch

– Entalpia chemiczna gazu ziemne-

go zużytego przez ogniwo

wciągu doby, kWh.

Ciepło wyprodukowane przez ogni-

wo paliwowe wciągu doby wyznaczono

zdobowego przyrostu entalpii wody chło-

dzącej wymiennik ciepła wobiegu wtór-

nym ogniwa paliwowego – równanie (6).

HEx

= V

· ρ

· c

· δT

(6)

gdzie:

– Objętość wody przepływającej

przez wymiennik ciepła w ciągu

doby, m

– Średnie ciepło właściwe wody

przy stałym ciśnieniu, kWh kg

-1

– Średnia gęstość wody, kg m

-3

δT

– Średni dobowy przyrost tempera-

tury wody chłodzącej wymiennik

ciepła, K.

Dobową produkcję energii elektrycz-

nej przez ogniwo odczytano z licznika

produkcji energii elektrycznej.

Dobowe zużycie entalpii chemicznej

paliwa przez ogniwo wyznaczono zdo-

bowego zużycia gazu ziemnego – rów-

nanie (7).

F,Ch

= V

· LHV

(7)

gdzie:

– Objętość gazu ziemnego zużyte-

go przez ogniwo w ciągu doby,

LHV

– Wartość opałowa gazu ziemne-

go, kWh Nm

-3

Wartość opałowa gazu ziemnego

równa 35,16 MJ/m³, została obliczona

na podstawie deklarowanej przez Wiel-

kopolską Spółkę Gazownictwa – dostaw-

cę paliwa, wartości ciepła spalania.

Współczynnik nakładu nieodnawial-

nej energii pierwotnej wyznaczono zrów-

nania (8).

(8)

Na rysunku 10 przedstawiono wy-

znaczoną na podstawie przeprowadzo-

nych pomiarów zmienność średniodobo-

wej sprawności energetycznej oraz

współczynnika nakładu nieodnawialnej

energii pierwotnej badanego ogniwa

paliwowego.

Wbadanym okresie sprawność ener-

getyczna ogniwa paliwowego wahała się

wzakresie 79,7 ÷ 84%, aśrednia wartość

wyniosła 82,1 %. Współczynnik nakładu

Rys. 8.

Wyniki pomiarów – zmienność temperatur wody chłodzącej

Fig. 8. Experiment results – variation of cooling water temperatures

Rys. 9.

Wyniki pomiarów – zużycie gazu ziemnego oraz produkcja energii elektrycznej i ciepła przez

ogniwo

Fig. 9. Experiment results – fuel cell natural gas consumption and electricity and heat production

2/2025 www.informacjainstal.com.pl

nieodnawialnej energii pierwotnej mieścił

się w zakresie 0,264÷0,367, a średnia

wartość wyniosła 0,319. Zwłaszcza drugi

z parametrów wskazuje na atrakcyjność

stosowania tego typu urządzenia jako ba-

zowego źródła energii w budynkach

mieszkalnych jednorodzinnych. Wyzna-

czona wartość współczynnika nakładu

nieodnawialnej energii pierwotnej przed-

stawia się korzystniej niż wszystkie określo-

ne wrozporządzeniu wartości wskaźnika

nieodnawialnej energii pierwotnej dla pa-

liw kopalnych analizowanych dla miejsco-

wego wytwarzania energii w budynku,

wtym np. wartość określoną dla wykorzy-

stania biogazu (0,50). Określona dla ana-

lizowanego ogniwa paliwowego wartość

wskaźnika nakładu nieodnawialnej energii

pierwotnej pozostaje także zbliżona do

wartości wskaźnika określonego dla wyko-

rzystania biomasy w trybie miejscowego

wytwarzania energii wbudynku, która wy-

nosi 0,20 [15]. Porównanie to pozwala

stwierdzić, że pod względem wskaźnika

nieodnawialnej energii pierwotnej ogniwo

paliwowe jest jednym zbardziej atrakcyj-

nych spośród dostępnych rozwiązań.

Roczna produkcja ciepła badanego

ogniwa paliwowego, obliczona ze średniej

dobowej produkcji ciepła (22,6 kWh/

dobę), to 8252 kWh/rok, a roczna pro-

dukcja energii elektrycznej to 5794 kWh/

rok. Według badań przeprowadzonych

przez GUS [14] w2021 roku wgospodar-

stwach domowych na wsi, które nie prowa-

dzą działalności rolniczej średnie roczne

zużycie energii elektrycznej wynosiło 2936

kWh/rok, a w gospodarstwach prowa-

dzących działalność rolniczą 4247 kWh.

Oznacza to, że badane ogniwo paliwowe

pokrywa całkowicie zapotrzebowanie na

energię elektryczną typowego domu jed-

norodzinnego bez względu na to czy pro-

wadzona jest wnim działalność rolnicza.

Ogniwa paliwowe typu PEM mogą

stać się, akceptowalną zpunktu widzenia

strategii energetycznych Unii Europejskiej

(Zielony Ład), alternatywą dla prostego

wykorzystania paliw kopalnych, w tym

gazu ziemnego wbudynkach.

Wnioski końcowe

Współczesne budynki należy trakto-

wać jako złożone systemy energetyczne.

Osiągnięcie założeń Zielonego Ładu

wzakresie wzrostu efektywności budow-

nictwa wymusza kompleksowe podejście

do projektowania nowych imodernizacji

istniejących budynków. Podejście takie

wymaga działań dotyczących obudowy

budynku, jego instalacji wewnętrznych

jak iwłaściwego doboru technologii ener-

getycznych oraz nośników energii pier-

wotnej.

Przeprowadzone wstępne badania

potwierdzają, iż technologią energetycz-

ną, która może znaleźć zastosowanie we

współczesnych budynkach jest technolo-

gia ogniw paliwowych PEM zasilanych

wodorem pozyskiwanym z reformingu

gazu ziemnego (wodór szary), adocelo-

wo wodorem wytwarzanym z wykorzy-

staniem odnawialnych nośników energii.

Jednoczesna produkcja energii elektrycz-

nej oraz ciepła (kogeneracja) w jednym

urządzeniu to rozwiązanie pozwalające

na osiągnięcie założeń zrównoważonego

budownictwa i dające możliwość jedno-

czesnej dywersyfikacji zdolności produkcji

ciepła ienergii elektrycznej lub całkowite

uniezależnienie się od dostawcy energii

elektrycznej.

Wlaboratorium wodorowym Instytutu

Inżynierii Środowiska iInstalacji Budowla-

nych Politechniki Poznańskiej planowane

są dalsze badania efektywności energe-

tycznej ogniwa wodorowego typu PEM

oraz badania modelowe współpracy

ogniwa z różnymi szczytowymi źródłami

ciepła uwzględniające rzeczywiste obcią-

żenia cieplne budynku.

BIBLIOGRAFIA

[1] Mróz T.: Energy management in built environ-

ment : tools and evaluation procedures, Publi-

shing House of Poznań University of Technolo-

gy, 2022.

[2] Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki

cieplnej. PWN Warszawa, 2000.

[3] Mróz T.: Thermodynamic and economic perfor-

mance of the LiBr-H

O single stage absorption

water chiller, Applied Thermal Engineering 26

(2006) pp. 2103-2109. doi.org/10.1016/j.

applthermaleng.2006.04.013.

[4] Turski M., Sekret R.: Buildings and a district

heating network as thermal energy storages in

the district heating system. Energy and Buil-

dings, 179 (2018) pp. 49–56. doi.

org/10.1016/j.enbuild.2018.09.015.

[5] Gąsiorowski P., Mróz T.: Energy and exergy

evaluation of tri-generation system based on

natural gas fired micro-turbine – acase study:

Instal 11 (2023) s. 9-13. doi.

org/10.36119/15.2023.11.1.

[6] Breeze P.: Fuel Cells, Power Generation Tech-

nologies, Elsevier Ltd. 2014 pp. 129-152.

[7] Ceran B.: Badania modelowe ogniw paliwo-

wych typu PEM, Poznan University of Technolo-

gy Academic Journals, Electrical Engineering

70 (2012) str. 286-290.

[8] Ceran B.: Ogniwa paliwowe wgeneracji roz-

proszonej, Poznan University of Technology

Academic Journals, Electrical Engineering 74

(2013) str. 203-209.

[9] https://www.ey.com/pl_pl/insights/climate-

-change-sustainability-services/wodor-

zielony-niebieski-szary-wszystkie-kolory-

-wodoru (wejście 2025-01-17).

[10] Zahedi A., Al-bonsrulah H. A. Z., Tafavogh M.:

Conceptual design and simulation of astand-

-alone Wind/PEM fuel Cell/ Hydrogen stora-

ge energy system for off-grid regions, a case

study in Kuhin, Iran, Sustainable Energy Tech-

nologies and Assessments 57 (2023).

[11] Xu L., Xu L., Shao Y., Zhang X., Hu Z., Li J.,

Ouyang M.: Effects of hydrogen dilution on

performance and in-plane uniformity of large-

-scale PEM fuel cell with low anode catalyst

loading, Applied Energy 379 (2025). doi.

org/10.1016/j.apenergy.2024.124992.

[12] Doucet G., Etievant C., Puyechet C., Grigoriev

S., Millet P.: Hydrogen-based PEM auxiliary

power unit, International Journal of Hydrogen,

Energy 34 (2009) s. 4983-4989. doi.

org/10.1016/j.ijhydene.2008.12.029.

[13] https://www.viessmann-climatesolutions.

com/en/newsroom/solution-offering/vitova-

lor-pa2-fuel-cell-heating-device.html (wejście

2025-01-17).

[14] Cierpiał-Wolan M. (red.): Zużycie energii

w gospodarstwach domowych w 2021 r.,

Główny Urząd Statystyczny, Urząd Statystycz-

ny wRzeszowie, Warszawa, Rzeszów (2023).

[15] Rozporządzenie Ministra Rozwoju iTechnolo-

gii zdnia 28 marca 2023 r. zmieniające rozpo-

rządzenie w sprawie metodologii wyznacza-

nia charakterystyki energetycznej budynku lub

części budynku oraz świadectw charakterystyki

energetycznej.

Rys. 10.

Zmienność średniodo-

bowej sprawności

energetycznej oraz

wskaźnika nakładu

nieodnawialnej ener-

gii pierwotnej bada-

nego ogniwa

Fig. 10. Variation of

daily average energy

efficiency and prima-

ry energy effort factor

of tested fuel cell