Brennstoffzelle + Ultrakondensatoren: Die bessere USV

In vielen wichtigen Anlagen wird mit einer Backup-Stromversorgung gearbeitet, um einen kontinuierlichen Betrieb sicherzustellen, beispielsweise in der Telekommunikation. So muss die Stromversorgung einer Mobilfunkbasisstation jederzeit gewährleistet sein...

In vielen wichtigen Anlagen wird mit einer Backup-Stromversorgung gearbeitet, um einen kontinuierlichen Betrieb sicherzustellen, beispielsweise in der Telekommunikation. So muss die Stromversorgung einer Mobilfunkbasisstation jederzeit gewährleistet sein, auch bei Ausfall des Stromnetzes. Eine Alternative zur klassischen USV könnte eine Kombination aus Brennstoffzelle und Ultrakondensatoren sein.

Als Backup-Stromversorgung kamen in den vergangenen Jahren meist Bleisäurebatterien zum Einsatz. Doch viele Anwender möchten weg von diesem Energiespeicher, denn er ist recht wartungsintensiv. Außerdem wünschen sie sich immer häufiger eine »grüne« Technologie, die keine schädlichen Auswirkungen auf unsere Umwelt haben soll, denn die Probleme rund um die Entsorgung von Bleisäurebatterien sind hinlänglich bekannt. Und so entwickelte man neue Lösungen, wobei jede mit ihren eigenen Herausforderungen verbunden war: Einige sind zu teuer, andere basieren auf mechanisch beweglichen und damit störanfälligen Teilen und wiederum andere weisen eine zu geringe Lebensdauer auf. Als Alternative hat sich mittlerweile die Brennstoffzelle etabliert. Moderne PEM-Brennstoffzellen (Proton Exchange Membrane) sind effiziente Energieerzeuger, die bei Verfügbarkeit von Wasserstoff im Dauerbetrieb genutzt werden können. Brennstoffzellen ähneln Batterien insofern, als auch sie mit einer Anode und einer Kathode ausgestattet sind. Batterien können Energie jedoch lediglich speichern. Brennstoffzellen dagegen erzeugen Strom, und zwar solange, wie ihnen der Energieträger Wasserstoff zugeführt wird. Schädliche Emissionen wie Luftverunreinigungen oder Treibhausgase entstehen dabei nicht, das »Abfallprodukt« ist reines Wasser. Die PEM-Zelle arbeitet bei Betriebstemperaturen zwischen +60 °C und +100 °C mit einer sehr geringen Geräuschentwicklung, ist extrem zuverlässig und weist einen Wirkungsgrad von mehr als 50% auf. Zu ihren besonderen Vorteilen als Backup-Versorgung gehören eine große Zuverlässigkeit sowie niedrige Kosten, ein geringer Platzbedarf, ein geringes Gewicht und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen und Luftfeuchten. Der Einsatz von Brennstoffzellensystemen stellt auch geringere Anforderungen an die Klimatisierung. Moderne Kontrollund Online-Überwachungsfunktionen gewährleisten den sicheren Betrieb.

Das Backup-System weist eine Ausgangsleistung von maximal 3 kW auf. Die typische Lebensdauer liegt bei zehn bis 15 Jahren. Um eine solch hohe Zuverlässigkeit gewährleisten zu können, ist das Premion T mit einer Überwachungssoftware und einer Fehlerprotokollierungsfunktion ausgestattet; auch Fernwartung ist möglich. Mithilfe der Überwachungssoftware kann sich der Anwender Informationen zum Betrieb der Systems anzeigen lassen. Im Standby-Betrieb werden die Ultrakondensatoren über das Stromnetz auf die nominelle Betriebsspannung von 54 V aufgeladen. Sofort nach dem Ausfall des Stromnetzes setzt die Versorgung durch die Ultrakondensatoren des Backup-Systems ein, noch ehe die Brennstoffzellen ihren Betrieb aufgenommen haben. Parallel dazu wird die Brennstoffzelle hochgefahren, bis sie ihre maximale Leistung erreicht hat. Die Ultrakondensatoren werden darauf von den Brennstoffzellen nachgeladen und stehen sogleich für den nächsten Überbrückungsvorgang zur Verfügung. (rh)

Dr. Adrian Schneuwly
ist Senior Director Worldwide Sales & Marketing bei

Maxwell Technologies
Telefon 00 41/26/41 18 50 0
www.maxwell.com

 

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Bild 6: Brennstoffzellen-Backup-System Premion T von P21

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Bild 6: Brennstoffzellen-Backup-System Premion T von P21

1. Teil: Brennstoffzelle + Ultrakondensatoren: Die bessere USV
2. Teil: Geschichte der Brennstoffzelle