Zuverlässiger netzferner Strom wochen- und monatelang mit Brennstoffzellen

Das Efoy-Pro-Cabinet ist eine Outdoor-Energielösung für fernbetriebene Energieversorgung. Hy-Line Power Components

Immer mehr Mess-, Überwachungs-, Kommunikations-, Leucht- oder Kontrollsysteme finden ihren Einsatz fern vom Netz. Oft übernehmen sie strategisch wichtige Aufgaben, ihr Funktionieren muss zu jedem Zeitpunkt sichergestellt sein. Bislang war die zuverlässige Stromversorgung solcher Anlagen ein logistischer Alptraum für die Betreiber. Schwere Batterien musste man häufig wechseln, Solarmodule produzierten bei ungünstigen Witterungsbedingungen nicht genügend Strom und Dieselgeneratoren waren laut und wartungsintensiv.

Wasserrückgewinnung für eine lange Betriebsdauer.Hy-Line Power Components

Eine gute Alternative

Dabei gibt es eine umweltfreundliche, wartungsfreie, leise und zuverlässige Alternative: Integrierte Brennstoffzellensysteme versorgen Geräte fern vom Netz wochen- und monatelang mit vor Ort hergestelltem Strom – ohne jeglichen Nutzereingriff.

Der bayerische Brennstoffzellenhersteller SFC Energy (Vertrieb in Deutschland: Hy-Line Power Components) verkauft schon seit 2005 mit großem Erfolg weltweit Brennstoffzellen zur Stromerzeugung für Industrie-, Sicherheits-, Verteidigungs- und Freizeitanwendungen. Speziell für anspruchsvolle Anwendungen hat der Hersteller die Efoy-Pro-Brennstoffzelle entwickelt, die netzfernen Strom wann und wo immer er gebraucht wird, liefert.

Das Stromerzeugungsprinzip

Die SFC-Brennstoffzelle wandelt chemische Energie aus dem Alkohol Methanol zusammen mit Sauerstoff aus der Luft direkt in elektrische Energie um, ohne Zwischenschritte und ohne bewegte Teile. Das stromerzeugende Herzstück der Efoy-Brennstoffzellen ist der Stack (englisch Stapel). Er besteht aus einzelnen Zellen, die jeweils aus Anode, Kathode und einer Membran aufgebaut sind, die als Elektrolyt Anode und Kathode voneinander trennt. Durch die Membran können positiv geladene elektrische Teilchen, die Protonen, diffundieren.

Das Wandlungsprinzip von chemischer Energie in Strom.Hy-Line Power Components

Auf der Seite der Anode führt man Wasser und Methanol zu, auf der Seite der Kathode den Sauerstoff aus der Umgebungsluft. In der Reaktion an der Anode entstehen H+-Ionen und freie Elektronen, sowie als Reaktionsprodukt CO_². Die Protonen können die Membran durchqueren, die Elektronen müssen über einen angeschlossenen Stromkreis auf die Kathodenseite wandern und erzeugen dabei Strom. An der Kathode entsteht aus den H+-Ionen, dem Luftsauerstoff und den Elektronen Wasserdampf. Damit ist die Efoy-Brennstoffzelle umweltfreundlich. Ein Teil des Dampfes wird der Anode in Form von Wasser für den Betrieb wieder bereitgestellt.

Im Betrieb überwachen die SFC-Stromerzeuger kontinuierlich den Ladezustand der Batterie, welche die Geräte mit Strom versorgt. Sobald die Batterieladung unter einen voreingestellten Wert sinkt, schaltet sich die Brennstoffzelle vollautomatisch ein und lädt die Batterie wieder auf.

Die autarke Stromversorgung erfolgt bei jedem Wetter, zu jeder Jahreszeit, in jedem Terrain.Hy-Line Power Components

Die Batterie ist dadurch nicht nur jederzeit geladen, sie hält auch länger, denn die Brennstoffzelle schützt sie nicht nur vor schädlicher Tiefentladung, sondern durch die im Prozess erzeugte Abwärme auch vor Frost in kalten Wetterperioden. Die Stromproduktion funktioniert bei jedem Wetter, zu jeder Jahreszeit, in jedem Terrain. Die hohe Zuverlässigkeit reduziert Logistik- und Betreiberkosten und verhindert Ausfallzeiten der zu versorgenden Geräte.

Kombinierte Varianten

SFC-Brennstoffzellen arbeiten im Hybridbetrieb mit anderen netzfernen Energieversorgern wie Solarmodulen und Windgeneratoren zusammen. Das sichert eine zuverlässige Stromversorgung und schafft Flexibilität beim Planen von netzfernen Anlagen.

Beim Solar-Hybridsystem laden das Solarmodul und die Efoy-Pro-Brennstoffzelle die Batterie auf.Hy-Line Power Components

Die Kombination Brennstoffzelle und Solarmodul ermöglicht die bestmögliche Nutzung beider Technologien. Solange die Sonne scheint, liefert das Solarmodul Strom – die Brennstoffzelle bleibt im Standby-Modus. Kann jedoch bei schlechtem Wetter, Dunkelheit oder im Winter das Solarmodul nicht mehr genügend Strom produzieren, übernimmt die Efoy-Pro-Brennstoffzelle die Aufladung der Batterie.

Analog dazu ergänzen sich in der Hybridkombination Brennstoffzelle mit Windkraft. Die Brennstoffzelle übernimmt nur dann die Stromversorgung, falls Windstille die regenerative Stromerzeugung verhindert. Hybridsysteme sorgen für Versorgungssicherheit, die laut SFC einfach zu installieren und wirtschaftlich attraktiv ist.

Stationäre und mobile Stromversorgung

Die Efoy-Pro-Brennstoffzellen von SFC Energy gibt es in drei Varianten:

• Der Efoy-Pro-Cube ist ein mobiles, wartungsfreies Komplettmodell, das ohne Modifikations- oder Integrationsaufwand einsatzbereit ist. Er ist flexibel konfigurierbar und kompatibel für Hybridbetrieb mit Solarmodulen. Der Efoy-Pro-Cube versorgt beispielsweise Straßenwetterstationen, Geschwindigkeitsmessanlagen oder Baustellenbeleuchtungen sicher, lange und zuverlässig. Damit lässt sich etwa eine 50-W-Glättemeldeanlage bis zu 50 Tage autonom betreiben.

Die wartungsfreie Stromerzeugung ist mit Efoy-Pro realisierbar.Hy-Line Power Components

• Die Efoy-Pro-Energy-Box wurde für den Einsatz bei harten Wetterbedingungen zwischen -40 und +50 °C entwickelt. Sie arbeitet autonom, ist individuell konfigurierbar und hybridkompatibel. Relais- oder Messstationen liegen oft an schwer zugänglichen Orten. Die Box versorgt bei entsprechender Ausstattung mit Tankpatronen eine Station mit einem Strombedarf zwischen 20 und 250 W mehrere Monate ohne Nutzereingriff.
• Das Efoy-Pro-Cabinet ist ein Outdoor-Energiemodell für fernbetriebene Energieversorgung auf Basis der Efoy-Brennstoffzellen. Das standardisierte Hybrid-Energiemodell ist komplett in einem robusten, wasserdichten Gehäuse integriert. Das Cabinet eignet sich zur Versorgung von Mess- und Steuerungsanlagen in der Öl- und Gasindustrie oder für geologische Anwendungen. Da ein Serviceeinsatz an den in der Regel weit abgelegenen Standorten enorm aufwändig und teuer ist, amortisiert sich dieses System in kurzer Zeit.

Fahrzeugbasierte Stromversorgung

Für mobile Anwendungen etwa zum Versorgung von Geräten an Bord von Behörden-, Sicherheits-, Überwachungs- oder Rettungsfahrzeugen integriert SFC-Energy bis zu zwei Efoy-Pro-Brennstoffzellen im Fahrzeug. Die Brennstoffzellen sind fest mit der Batterie verbunden und laden diese bei Bedarf automatisch auf. Die kompakten, leisen Stromerzeuger produzieren keine Signatur und sind bei verdeckten Ermittlungen von außen nicht zu erkennen. Die Brennstoffzellen arbeiten auch hier wochenlang autark, sodass ein Batteriewechsel oder das Anlassen des Motors nicht erforderlich sind.

Die Efoy-Pro erfüllt hohe Sicherheits- und Qualitätsanforderungen, darunter diejenigen Vorschriften, die für den Einbau in Kraftfahrzeuge relevant sind. Sie tragen unter anderem als weltweit erste Brennstoffzellen die Zertifizierungen ECE-R10 (Einbau und Betrieb in Kraftfahrzeugen), CE und die Kennzeichnung: Sicherheitsgetestetes, produktionsüberwachtes Brennstoffzellsystem des TÜV Süd.

(rao)