Zabezpieczanie zasilania - nowe rozwiązania

Zabezpieczanie zasilania - nowe rozwiązania

Przykładem nowych rozwiązań w zakresie zasobników energii elektrycznej są superkondensatory i ogniwa paliwowe, które mogą być również wykorzystywane jako alternatywa dla baterii akumulatorów oraz agregatów prądotwórczych.

Superkondensatory

Dzięki użyciu nowoczesnej technologii udało się uzyskać ogromną pojemność elektryczną kondensatora, co pozwoliło na zastosowanie go jako zasobnika energii elektrycznej dla zasilacza UPS. Taki efekt osiągnięto poprzez zastosowanie dużego rozmiaru okładzin, tworzących dwie elektrody kondensatora. Jedna z elektrod jest substancją ciekłą, a druga porowatą, dzięki czemu uzyskano korzystny stosunek powierzchni do objętości. Aby wytworzyć na niej bardzo cienką warstwę dielektryka, powierzchnię elektrody porowatej poddano specjalnemu procesowi obróbki. W ten sposób osiągnięto wyjątkowo rozległą powierzchnię styku, przy bardzo małej odległości między elektrodami. W konsekwencji uzyskana pojemność układu staje się naprawdę ogromna.

Jednym z głównych atutów zastosowania superkondensatora jako zasobnika energii, jest bardzo szybki czas ładowania, wynoszący kilka minut, a nie jak w przypadku ogniw chemicznych wiele godzin. Inną ważną zaletą jest zwiększenie liczby cykli ładowania do miliona, co przedłuża żywotność układu do 20 - 30 lat. Zasilacze, które korzystają z superkondensatora, mogą działać w temperaturze od 40 do 60°C, a jak wiadomo, ogniwa chemiczne wymagają zapewnienia wysokich wymagań temperaturowych (temperatura pracy ok. 20˚ C).

Ze względu na wciąż wysokie ceny superkondensatora, systemy zasilania gwarantowanego zbudowane z jego wykorzystaniem stosuje się głównie w aplikacjach, dla których nie obowiązuje wymóg długiego czasu autonomii (do kilkunastu min). Takie rozwiązania mają często zastosowanie w przypadku współpracy zasilacza UPS z agregatem, zapewniając czas autonomii niezbędny do rozruchu agregatu prądotwórczego.

Ogniwa paliwowe

Aby zapewnić zasilanie podczas długotrwałych zaników napięcia zasilania (i tym samym praktyczne uniezależnienie się od sieci energetyki zawodowej), użytkownik zmuszony jest instalować dodatkowo agregat prądotwórczy wyposażony w silnik spalinowy. Instalacja agregatu prądotwórczego oraz prawidłowa współpraca z zasilaczem UPS wiąże się również z poważnymi wymaganiami instalacyjnymi, ponadto zespoły prądotwórcze emitują spaliny zanieczyszczające środowisko.

Dlatego też producenci systemów gwarantowanego zasilania od dawna poszukują alternatyw dla istniejących rozwiązań.

Jedną z nich może być wodorowe ogniwo paliwowe (Fuel cell). Podczas elektrochemicznej reakcji łączenia wodoru z tlenem w ogniwie powstaje prąd elektryczny, a odpadowym produktem jest woda. Istnieje wiele typów ogniw paliwowych, różniących się rozwiązaniami konstrukcyjnymi. Wodór dostając się na anodę, wywołuje reakcję chemiczną, a katalizator uwalnia elektrony. Powstałe w wyniku procesu dodatnio naładowane jony atomów wodorów są absorbowane przez membranę polimerową. Obojętny elektrycznie tlen doprowadzany do katody przechwytuje swobodne elektrony, powodując przepływ prądu stałego. Wytworzone ujemne jony tlenu reagują natomiast w membranie z protonami, w wyniku czego powstaje cząsteczka wody. Wszystkie reakcje zachodzące w ogniwie mają charakter egzotermiczny, więc jedynymi produktami ubocznymi w procesie wytwarzania prądu są woda i ciepło.


TOP 200