Вследствие быстрого распространения систем беспроводной связи во всем мире, а также роста социально-экономических выгод технологии мобильных телефонов, необходимость надежного и экономичного резервного электропитания приобрела определяющее значение. Убытки электросети на протяжении года вследствие плохих погодных условий, стихийных бедствий или ограниченной мощности сети представляют собой постоянную сложную проблему для операторов сети.
Традиционные телекоммуникационные решения в области резервного электропитания включают батареи (свинцово-кислотный элемент аккумуляторной батареи с клапанным регулированием) для резервного питания в течение непродолжительного времени и дизельные и пропановые генераторы для более продолжительного резервного питания. Батареи являются относительно дешевым источником резервного питания на 1–2 часа. Однако батареи не подходят для более продолжительного резервного питания, так как их техническое обслуживание является дорогим, они становятся ненадежными после долгой эксплуатации, чувствительны к температурам и опасны для окружающей среды после утилизации. Дизельные и пропановые генераторы могут обеспечить продолжительное резервное электропитание. Однако генераторы могут быть ненадежными, требуют трудоемкого технического обслуживания, выделяют в атмосферу высокие уровни загрязнений и газов, вызывающих парниковый эффект.
С целью устранения ограничений традиционных решений в области резервного электропитания была разработана инновационная технология экологически чистых топливных элементов. Топливные элементы надежны, не производят шума, содержат меньше подвижных деталей, чем генератор, имеют более широкий диапазон рабочих температур, чем батарея: от -40°С до +50°С и, как результат, обеспечивают чрезвычайно высокий уровень энергосбережения. Кроме того, затраты на такую установку на протяжении срока эксплуатации ниже затрат на генератор. Более низкие затраты на топливный элемент являются результатом всего одного посещения с целью технического обслуживания в год и значительно более высокой производительностью установки. В конце концов, топливный элемент представляет собой экологически чистое технологическое решение с минимальным воздействием на окружающую среду.
Установки на топливных элементах обеспечивают резервное электропитание для критически важных инфраструктур сети связи для беспроводной, постоянной и широкополосной связи в системе телекоммуникаций, в диапазоне от 250 Вт до 15 кВт, они предлагают множество непревзойденных инновационных характеристик:
Принцип работы установки:
Система все время чувствует напряжение шины постоянного тока и плавно принимает критические нагрузки, если напряжение шины постоянного тока падает ниже заданного значения, определенного пользователем. Система работает на водороде, который поступает в батарею топливных элементов одним из двух путей – либо из промышленного источника водорода, либо из жидкого топлива из метанола и воды, при помощи встроенной системы риформинга.
Электричество производится батареей топливных элементов в виде постоянного тока. Энергия постоянного тока передается напреобразователь, который преобразует нерегулируемую электроэнергию постоянного тока, исходящую от батареи топливных элементов, в высококачественную регулируемую электроэнергию постоянного тока для необходимых нагрузок. Установка на топливных элементах может обеспечивать резервное электропитание на протяжении многих дней, так как продолжительность действия ограничена только имеющимся в запасе количеством водорода или топлива из метанола/воды.
Топливные элементы предлагают высокий уровень энергосбережения, повышенную надежность системы, более предсказуемые эксплуатационные качества в широком спектре климатических условий, а также надежную эксплуатационную долговечность в сравнении с комплектами батарей со свинцово-кислотными элементами с клапанным регулированием промышленного стандарта. Затраты на протяжении срока эксплуатации также более низкие, вследствие значительно меньшей потребности в техническом обслуживании и замене. Топливные элементы предлагают конечному пользователю экологические преимущества, так как затраты на утилизацию и риски ответственности, связанные со свинцово-кислотными элементами, вызывают растущее беспокойство.
На эксплуатационные характеристики электрических батарей может отрицательно повлиять широкий спектр факторов, таких как уровень зарядки, температура, циклы, срок службы и другие переменные факторы. Предоставляемая энергия будет различной в зависимости от этих факторов, ее нелегко предсказать. Эксплуатационные характеристики топливные элементы с мембраной обмена протонов (МОПТЯ) относительно не подвержены влиянию этих факторов и могут обеспечивать критически важное электропитание, пока есть топливо. Повышенная предсказуемость является важным преимуществом при переходе на топливные элементы для критически важных сфер использования резервного электропитания.
Топливные элементы генерируют энергию только при подаче топлива, подобно газотурбинному генератору, но не имеют подвижных деталей в зоне генерирования. Поэтому, в отличие от генератора, они не подвержены быстрому износу и не требуют постоянного технического обслуживания и смазки.
Топливо, используемое для приведения в действие преобразователя топлива с повышенной продолжительностью действия, представляет собой топливную смесь из метанола и воды. Метанол является широкодоступным, производимым в промышленных масштабах топливом, которое в настоящее время имеет множество применений, среди прочего стеклоомыватели, пластиковые бутылки, присадки для двигателя, эмульсионные краски. Метанол легко транспортируется, может смешиваться с водой, обладает хорошей способностью к биоразложению и не содержит серы. Он имеет низкую точку замерзания (-71°С) и не распадается при длительном хранении.
Сети засекреченной связи нуждаются в надежных решениях в области резервного электропитания, которые могут функционировать на протяжении нескольких часов или нескольких дней в чрезвычайных ситуациях, если электросеть перестала быть доступной.
При наличии незначительного числа подвижных деталей, а также отсутствии снижения мощности в режиме ожидания, инновационная энергетическая технология топливных элементов предлагает привлекательное решение в сравнении с существующими в настоящий момент системами резервного электропитания.
Самым неопровержимым доводом в пользу применения технологии топливных элементов в сетях связи является повышенная общая надежность и безопасность. Во время таких происшествий, как отключения электропитания, землетрясения, бури и ураганы, важно, чтобы системы продолжали работать и чтобы была обеспечена надежная подача резервного электропитания на протяжении длительного периода времени, независимо от температуры или срока эксплуатации системы резервного электропитания.
Линейка устройств электропитания на основе топливных элементов идеально подходит для поддержки сетей засекреченной связи. Благодаря заложенным в конструкцию принципам энергосбережения, они обеспечивают экологически чистое, надежное резервное питание с повышенной продолжительностью действия (до нескольких дней) для использования в диапазоне мощностей от 250 Вт до 15 кВт.
Надежное электропитание для сетей передачи данных, таких как сети высокоскоростной передачи данных и оптико-волоконные магистрали, имеет ключевое значение во всем мире. Информация, передаваемая по таким сетям, содержит критически важные данные для таких учреждений, как банки, авиакомпании или медицинские центры. Отключение электропитания в таких сетях не только представляет опасность для передаваемой информации, но и, как правило, приводит к значительным финансовым потерям. Надежные инновационные установки на топливных элементах, обеспечивающие резервное электропитание, предоставляют надежность, необходимую для обеспечения непрерывного электропитания.
Исторические решения, такие как дизельные генераторы и комплекты батарей, характеризуются известными проблемами в отношении надежности и технического обслуживания и низким уровнем энергосбережения. Как генератор (водородный генератор), так и батареи обеспечивают резервное питание на протяжении ограниченного времени. Установки на топливных элементах, работающие на жидкой топливной смеси из метанола и воды, обеспечивают надежное резервное электропитание с повышенной продолжительностью действия, вплоть до нескольких дней. Кроме того, эти установки отличаются значительно сниженными требованиями в отношении технического обслуживания в сравнении с генераторами и батареями, необходимо лишь одно посещение с целью технического обслуживания в год.
Типичные характеристики мест применений для использования установок на топливных элементах в сетях передачи данных:
Преимущества установок на топливных элементах для резервного электропитания критически важных инфраструктур сетей передачи данных в сравнении с традиционными автономными батареями или дизельными генераторами:
Самые тщательно разработанные системы безопасности зданий и системы связи надежны лишь настолько, насколько надежно электропитание, которое поддерживает их работу. В то время как большинство систем включает некоторые типы систем резервного бесперебойного питания для краткосрочных потерь мощности, они не создают условия для более продолжительных перерывов в работе электросети, которые могут иметь место после стихийных бедствий или терактов. Это может стать критически важным вопросом для многих корпоративных и государственных учреждений.
Такие жизненно важные системы, как системы мониторинга и контроля доступа с помощью системы видеонаблюдения (устройства чтения идентификационных карт, устройства для закрытия двери, техника биометрической идентификации и т.д.), системы автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения, системы управления лифтами и телекоммуникационные сети, подвержены риску при отсутствии надежного альтернативного источника электропитания питания продолжительного действия.
Дизельные генераторы производят много шума, их тяжело разместить, также хорошо известно о проблемах с их надежностью и техническим обслуживанием. В противоположность этому, установка на топливных элементах, обеспечивающая резервное электропитание, не производит шума, является надежной, выбросы, выделяемые ей, равны нулю или весьма низки, ее легко установить на крыше или вне здания. Она не разряжается и не теряет мощность в режиме ожидания. Она обеспечивает непрерывную работу критически важных систем, даже после того, как учреждение прекратит работу и здание будет покинуто людьми.
Инновационные установки на топливных элементах защищают дорогостоящие вложения критически важных сфер применения. Они обеспечивают экологически чистое, надежное резервное питание с повышенной продолжительностью действия (до многих дней) для использования в диапазоне мощностей от 250 Вт до 15 кВт в сочетании с многочисленными непревзойденными характеристиками и, особенно, высоким уровнем энергосбережения.
Установки на топливных элементах для резервного электропитания предлагают многочисленные преимущества для использования в критически важных сферах применения, таких как системы обеспечения безопасности и управления зданиями, в сравнении с традиционными автономными батареями или дизельными генераторами. Технология жидкого топлива позволяет решить проблему размещения водорода и обеспечивает практически неограниченную работу резервного электропитания.
Низкая потребность в техническом обслуживании, надежная, тихая работа, низкий уровень выбросов
Топливо: Метанол / вода
Мощность: 250 Вт
Напряжение: 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока
Сферы применения
Установка на топливных элементах типа EN разработана для дополнения батарей в следующих сферах применения:
Диапазон мощностей | 250 Вт |
Номинальное напряжение | 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока |
Регулируемое напряжение | 1–13 В постоянного тока, 22–26 В постоянного тока |
Габариты (Ш х Г х В) | 338 х 437 х 445 мм |
Вес (продукт) | 18 кг |
Спецификация топлива | метанол/вода |
Температура окружающей среды | -20°С... +50°С |
Относительная влажность | 10–95%, без конденсации |
Место расположения | Только для установки вне помещения |
Высота | 0–2000 м |
Система связи | Сухие контакты через 8-контактный разъем; графический интерфейс пользователя через 9-контактный Dsub интерфейса RS-232 |
Стандартное время работы | 90 часов при 250 Вт |
Отличительные особенности:
Цель:
обеспечение топлива для установки на топливных элементах EN, а также удобного доступа к электрическим соединениям и дистанционного мониторинга
Сферы применения
Установка на топливных элементах EN разработана для использования в следующих сферах применения:
Комплект для интеграции включает топливный бак в прочном запирающемся корпусе и электрический интерфейс в сборе для быстрой установки и внутреннего соединения системы с батарейными блоками пользователя. Электрический интерфейс обеспечивает легкий доступ к электрическим соединениям и функциям дистанционного мониторинга; он разработан для установки вне помещения, но для удобства пользователя может быть установлен в контейнере с электронными устройствами. Топливный банк в сборе обеспечивает достаточное количество топлива для более 90 часов работы системы iна полной мощности и включает реле уровня топлива, которые можно дистанционно контролировать для эффективного пополнения уровня топлива. Комплект для интеграции разработан для удобного внутреннего соединения установки с оборудованием пользователя, что делает возможной более простую и эффективную установку, соответствующую требованиям сфер применения пользователя.
Габариты (Ш х Г х В) | 458 х 585 х 534 мм |
Вес | Сухой: 43 кг, с топливом: 87 кг |
Топливный бак | 45 л |
Температура | -20°С - +50°С |
Относительная влажность | 10–95%, без конденсации |
Место расположения | Только для установки вне помещения; электрический интерфейс в помещении и вне помещения |
Высота | 0–2000 м |
Система связи | Сухие контакты через 16-контактный разъем; изолированный проход RS-232 графического интерфейса пользователя через 9-контактный Dsub или конвертер в TCP/IP через RJ45 |
Основные преимущества:
Надежная, ультра тихая, низкий уровень выбросов
Топливо: метанол/вода
Мощность: 2,5 кВт или 5 кВт
Напряжение: 24 В постоянного тока или 48 В постоянного тока
Сферы применения
Установка на топливных элементах типа ME разработана для резервного электропитания в системе телекоммуникаций и в других критически важных сферах применения:
Система ME представляет собой установку на топливных элементах для резервного электропитания с повышенной продолжительностью действия, доступную в вариантах 2,5 кВт и 5 кВт. Установка включает топливный преобразователь, который преобразует жидкое топливо из метанола и воды в газообразный водород для приведения в действие топливных элементов.
Установка ME разработана для обеспечения высокой надежности, продолжительной работы в автономном режиме, минимального технического обслуживания при сохранении высокого уровня энергосбережения. Работая на жидком топливе из метанола и воды, инновационная установка ME производит свой собственный водород, в месте использования и по требованию, устраняя, тем самым, необходимость доставки и хранения водорода, обеспечивая электропитание на протяжении продолжительного периода времени.
На твердооксидных топливных элементах (ТОТЯ) построены надежные, энергетически эффективные и не дающие вредных выбросов теплоэнергетические установки для выработки электроэнергии и тепла из широко доступного природного газа и возобновляемых источников топлива. Эти инновационные установки используется на самых различных рынках, от домашней выработки электричества до поставок электроэнергии в удаленные районы, а также в качестве вспомогательных источников питания.
Во всем мире существует увеличивающаяся рыночная потребность в универсальных теплоэнергетических установках, сочетающих в себе выработку электричества и тепла, и распределенных генераторных установках, которые вырабатывают как тепло, так и электроэнергию для домашнего пользования. Эти энергосберегающие установки производят тепло для отопления помещений и подогрева воды, а также электроэнергию, которая может быть использована в доме. Распределенные источники выработки электроэнергии могут включать фотогальванические (солнечные) элементы и ветровые микро турбины. Эти технологии на виду и широко известны, однако их работа зависит от погодных условий, и они не могут стабильно вырабатывать электроэнергию круглый год. По мощности теплоэнергетические установки могут варьироваться от менее чем 1 кВт до 6 МВт и больше. Рассмотрим технологические решения для теплоэнергетических установок в диапазоне от 1 до 5 кВт, известных, как малые теплоэнергетические.
Инновационные энергосберегающие коммунально-бытовые теплоэнергетические установки обычно базируются на применении следующих типов топливных элементов:
Наиболее подходящими следует признать твердооксидные топливные элементы (ТОТЯ), которые:
Поскольку малые теплоэнергетические установки могут подключаться к обычной сети подачи газа, топливные элементы не требуют отдельной системы подачи водорода. При использовании малых теплоэнергетических установок на основе твердооксидных топливных элементов вырабатываемое тепло может интегрироваться в теплообменники для нагрева воды и вентиляционного воздуха, увеличивая общую эффективность системы. Эта инновационная технология наилучшим образом подходит для эффективной выработки электричества без необходимости в дорогой инфраструктуре и сложной интеграции приборов.
Малые теплоэнергетические установки предназначены для работы в распределенной сети выработки энергии, состоящей из большого числа малых генераторных установок вместо одной централизованной электростанции.
На рисунке ниже указаны потери эффективности выработки электроэнергии при ее выработке на ТЭЦ и передаче в дома через традиционные сети электропередач, используемые на данный момент. Потери эффективности при централизованной выработке включают потери с электростанции, низковольтной и высоковольтной передачи, а также потери при распределении.
Рисунок показывает результаты интеграции малых теплоэнергетических установок: электричество вырабатывается с эффективностью выработки до 60% на месте использования. В дополнение к этому, домохозяйство может использовать тепло, вырабатываемое топливными элементами, для нагрева воды и помещений, что увеличивает общую эффективность переработки энергии топлива и повышает уровень энергосбережения.
Теплоэнергетические установки могут использовать различные технологии для выработки электроэнергии. Эти технологии включают бензиновые, дизельные и газовые двигатели внутреннего сгорания и, разумеется, топливные элементы.
Достоинства теплоэнергетических установок использующих технологию внутреннего сгорания:
Недостатки:
Значительное преимущество теплоэнергетических установок на инновационных топливных элементах состоит в практическом отсутствии подвижных частей, незначительных выбросах и низком уровне шума.
Установки на твердооксидных топливных элементах идеально подходят для:
Основные преимущества малых теплоэнергетических установок для домохозяйств:
Для коммунальных служб:
Для потребителя:
Для экологии:
Теплоэнергетическая установка типа BG использует новейшие инновационные модули топливных элементов G, которые обеспечивают самый высокий уровень электрического КПД в мире – 60% расчетного электрического КПД. Это означает высокий уровень энергосбережения, так как BGпроизводит больше электроэнергии из такого же количества топлива по сравнению с традиционными маломасштабными электрогенераторами.
Установка оборудована интегрированным теплообменным устройством для регенерации тепла от модуля топливных элементов. Отдельный резервуар для воды может быть присоединен к модулю для увеличения КПД системы.
Установка типа BG может быть установлена в качестве:
В связи с высоким электрическим КПД, установка вырабатывает намного меньше тепла, чем другие электрогенераторы. Уменьшение затрат на производство тепла означает больший период эксплуатации, который в свою очередь обеспечивает более высокий КПД, помогая снизить выбросы углекислого газа.
Установка типа BG может работать, как автономный генератор или управляться дистанционно. Количество выработки электроэнергии может быть настроено таким образом, чтобы удовлетворять различным требованиям по производству электроэнергии; от электрогенератора генератора "постоянной базисной нагрузки" до электрогенератора "с заданным ограничением максимума нагрузки".
Модуль BG имеет разные режимы работы:
Спецификация
Модель: BG
Рабочие характеристики:
Электрическая мощность: от 0 до 2,000 Вт
Выработка электроэнергии регулируется от 0% до 100%
Максимальный электрический КПД:
60% при электрической мощности 1,500 Вт (расчетная низкая теплотворная способность при переменном токе)
Примечание:
Выработка тепла и конденсация теплового пара возможна только при соединении с тепло утилизационной системой
Выработка тепла:
Приблизительно от 300 Вт до 1,000 Вт
В зависимости от выработки электроэнергии и температуры регенерации тепла воды (выхлопные газы охлаждаются до 30°С)
Полный КПД системы: До 85%
(зависит от нагревания и регенерации конденсата)
Подводимая мощность
Электрическая: 230В ±10% 50Гц
Однофазный переменный ток с параллельным электропитанием от сети
Природный газ: Для запуска и эксплуатации
Нагнетающее давление от 0,9 до 2кПа (интегрированная десульфуризация газа)
Вода: для улучшения внутреннего испарения
Нагнетающее давление мин. 100 до 600 кПа (интегрированная система подготовки воды)
Потребление (при максимальной выработке)
Природный газ: 12,6 мДж/ч (12,000 БТЕ/ч)
Объем реального газа зависит от строения натурального газа
Вода: 0,0 л/ч–1,67 л/ч
Водопотребление зависит от:
i) того, подключена ли регенерация тепла
ii) количества конденсата, регенерированного из дымового газа
Выработка
Расчетный выход переменного тока: 0 Вт–2,000 Вт
Однофазный переменный ток с параллельным электропитанием от сети: 230В ±10% 50Гц
Выброс углекислого газа: 340 г/кВт/ч
Выброс дымовых газов состоит из углекислого газа и водяного пара, фактическое отсутствие выбросов оксидов азота или оксидов серы
Температура дымовых газов: Макс 200°С
Максимальное значение если система регенерации тепла не подключена
Используемая вода: Макс. 1,1 л/ч
От системы подготовки воды если система регенерации тепла не подключена
Уровень звукового давления: <45 дБА
Условия эксплуатации и другое
Температура окружающей среды: от +1°С до +45°С
Температура воздуха на впуске: от -20°С до +45°С
Расположение:
В помещении – исключая жилые зоны
На открытом воздухе – в защищенном месте от химических элементов и при температурах выше температуры затвердевания
Интервал проведения капитального ремонта: Более чем через 12 месяцев
Дезульфуризатор (указан в составе газа)
Воздушные фильтры (в зависимости от местоположения)
Водяные фильтры (в зависимости от качества воды на входе)
Приблизительный вес: <200 кг
Соединения
Топливо: 1/2" (13 мм) охватывающая деталь с заграждающим фильтром
Вода
Источник: 1/4" (6 мм) фитинг быстрого соединения
Горячая вода: 2х3/4" (19 мм) охватывающая деталь с заграждающим фильтром
Отток: 2х1/4" (6 мм) фитинг быстрого соединения
Электропитание:
Подсоединено через распределительную коробку на внешнем корпусе
Дымоход:
дымоход с уравновешенной тягой со стандартной концентрацией дыма диаметром 100/60 мм
Система связи:
Соединение через стандартный порт сети Ethernet
Модуль топливных элементов типа G
Инновационный модуль топливных элементов типа G предназначен для интегрирования внутрь будущих электрических устройств. Модуль G идеально подходит для интеграции в малые теплоэнергетические установкитаких, как конденсационный котел с высоким КПД. Он также может быть использован для другого применения, такого, как, например, автономный генератор, система циркуляции воздуха и даже в электромобилях зарядных станций, преобразуя природный газ в электричество с высоким КПД.
Модуль G преобразует природный газ в электричество при электрическом КПД 60% (экспорт электроэнергии переменного тока для электропитания от сети, низкая теплотворная способность). Он обеспечивает высокий уровень энергосбережения за счет улучшенного внутреннего испарения – для высокого коэффициента преобразования.
1 - Батарея топливных элементов
2 - Остальное оборудование, работающее при высокой температуре (интегрированный парогенератор, камера сгорания, устройство смены теплового баланса)
3 - Теплостойкая изоляция
Рабочие характеристики | |||
---|---|---|---|
Миним. | Оптимальные | Максим. | |
Электрическая мощность | 500 Вт | 1500 Вт | 2000 Вт |
Электрический КПД | 36 % | 60 % | 57 % |
Тепловая мощность | Прибл. 400 Вт* | Прибл. 540 Вт* | Прибл. 1000 Вт* |
*Основана на охлаждении выхлопных газов до температуры 30 °С | |||
Выработка электроэнергии | От 0% до 100% | ||
КПД системы | От 60% до 85% В зависимости от нагрева и регенерации конденсата |
||
Выбросы | |||
Выбросы модуля G | Углекислый газ и вода (пар) Фактическое отсутствие выбросов оксидов азота или оксидов серы |
||
Поток выхлопных газов модуля G | До 200 стандартных л/мин | ||
Температура выхлопных газов модуля G | От 20°С до 200°С (точка росы 54°С) | ||
Соединения | |||
Присоединение к внешней сети (производится покупателем) | Параллельное 220 до 240В переменного тока 50 Гц однофазовое | ||
Природный газ | Нагнетающее давление 0,9 до 2 кПа (Десульфуризация газа интегрирована производителем прибора) |
||
Условия эксплуатации | |||
Температура окружающей среды | От +1 °С до +45 °С | ||
Температура воздуха на впуске | От -20 °С до +45 °С | ||
Место крепления | В помещении (рекомендуется) | ||
Период эксплуатации | 25 часов | ||
Другие характеристики | |||
Вес | 45 кг (за вычетом вспомогательного оборудования и теплостойкой изоляции) |
||
Другое оборудование | Электронная аппаратура управления системой Система регулирования мощности Система подвода газа и Электронная аппаратура газовой безопасности Система подачи воздуха Десульфуризация газа |
Технический департамент: info@intech-gmbh.ru, тел. +7 (499) 261-08-45.
Центральный сайт компании Интех ГмбХ
Филиал компании в Казахстане – ТОО "Интех СА