Нормативная документация

Топливные элементы – альтернатива дизелю

01 января 2014 г. | Категория: Электроснабжение ЦОД, Топливные ячейки

Технология источников резервного питания на основе топливных элементов известна давно: работавший в середине XIX века в этой области Уильям Грув оставил интересные научные труды. Надо заметить, что  технология топливных ячеек успешно применялась в 1960–1980 годах в ряде космических программ — в частности Appolon, Space Shattle, Gemini. Интерес к альтернативным способам получения энергии с помощью топливных ячеек стал возрождаться в середине 1990-х.

Сегодня в самых разных областях, включая корпоративный сектор ИТ (в центрах обработки данных), телекоммуникации (на базовых станциях),  эта технология находит применение для поддержания работы измерительных приборов.

Топливный элемент — это экологически чистое электрохимическое устройство, преобразующее химическую энергию различного горючего (водород и водородосодержащие газы, спирты, углеводороды) и окислителя в электрическую энергию постоянного тока. Побочными продуктами этого процесса являются вода и выделяемое тепло.

На вход элемента подается горючее (например, водород), который смешивается с кислородом из воздуха, а на выходе образуются электричество, вода и тепловая энергия. С помощью параллельного соединения можно сформировать пакет топливных элементов; общее напряжение этой системы суммируется из величин напряжений, создаваемых отдельными элементами. Сила тока зависит от площади мембраны элемента, мощность — от величины пакета ячеек, а продолжительность работы — от габаритов топливного резервуара. Наиболее известные изготовители топливных ячеек — компании Grove, 3M, Ballard, IdaTech, Sulzer Hexis, Plug Power, Viessman, European Fuel Cells.

Одним из важных преимуществ использования этой технологии является продолжительность автономной работы. Сопоставимые по цене с батареями и дизель-генераторами системы резервного питания на топливных элементах могут стать им хорошей заменой.

На российском рынке системы резервного питания предлагают три производителя. Резервный источник питания на топливных элементах мощностью 10 кВт производства APC предназначен для центров обработки данных. Система работает на водороде и обеспечивает несколько часов работы ответственных приложений. Это решение, интегрированное в комплексную систему InfraStruXure, представляет собой 19-дюймовую стойку, способную обеспечить до 30 кВт мощности. Система хорошо масштабируется путем соединения в параллель с другими такими же устройствами. Компания Rittal предназначает свои системы Electra Gen TM для уличного применения на базовых станциях операторов сотовой связи. Устройство вырабатывает до 5 кВт напряжения 48 В постоянного тока.

В рамках этой же технологии фирма Chloride строит свои системы с использованием топливных элементов фирмы IdeTech. Генераторы тока IdeTech могут работать на двух видах топливных элементов — с уже готовой водородно-кислородной смесью либо с использованием метанола. Правда, оба варианта иногда вызывают недоверие у руководства заказчика: в первом случае из-за опасения взрывоопасных свойств водорода, а во втором — из-за возможности применения не по назначению и нанесения тем самым вреда здоровью.

Системы Chloride на основе топливных элементов мощностью 3 и 5 кВт могут использоваться как автономно, так и в гибридных комбинациях с маховиками и батареями. Основное применение таких систем — там, где невозможно установить дизель генератор. В некоторых случаях они могут использоваться параллельно с батареями.

У таких решений очень высокий уровень готовности и практически отсутствуют ограничения по сроку службы. Системы на топливных ячейках могут одинаково хорошо работать на коротких и длинных интервалах.

Заслуживающая внимания проблема заключается в том, что топливная ячейка не может храниться при отрицательной температуре. В процессе работы устройство само себя обогревает, но если в зимнее время вовремя не подать топливо системе, установленной на улице, то ячейка может погибнуть.

Наталья Жилкина

Теги: Топливные элементы, Chloride, IdeTech