Fortsetzung Feldtest USV für GSM/UMTS-Basisstationen mit BZ

• Research unit: SFOE
• Project number: 102256

Key words (German)

TP0076;F-Brennstoffzellen

Short description (German)

Fortsetzung Feldtest USV für GSM/UMTS-Basisstationen mit BZ

Publications / Results (German)

An der Hochschule Luzern wurde der Prototyp einer Anlage zur Unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) mit Brennstoffzellen (BZ) und Superkapazitäten konzipiert und in Betrieb gesetzt. Im Jahr 2006 erfolgte die Installation an einer realen GSM/UMTS-Basisstation und es wurden im Feldtest regelmässige Stromausfall-Simulationen erfolgreich durchgeführt. Im aktuellen Projekt werden die Feldtests für zwei weitere Jahre fortgesetzt, um Langzeiterfahrungen im Betrieb zu sammeln. Die beiden Projektpartner aus der Industrie Swisscom Mobile und APC haben ihre erneute Unterstützung zugesichert.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Hochschule für Technik + Architektur HTA Luzern

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Trachte,Ulrike

Related documents

• Fortsetzung Feldtest USV für GSM-Basisstationen mit BZ (PEM-FC Back-Up System) - Jahresbericht 2007 [PDF] 53 kB

Final report (German)

An der Hochschule Luzern – Technik & Architektur wurde von Januar 2006 bis August 2009 ein Feldtest mit Brennstoffzellen zur Unterbrechungsfreien Stromversorgung durchgeführt. Das Projekt fand in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Swisscom (Schweiz) AG, als Anwenderin und American Power Conversion Corporation, als Hersteller von Unterbrechungsfreien Stromversorgungs-Anlagen statt. Bei Stromausfall lieferte statt einer Bleibatterie eine Brennstoffzelle den erforderlichen Strom. Zur Überbrückung des verzögerten Anfahrverhaltens der Brennstoffzelle wurden Superkapazitäten eingesetzt. Das System war an eine im realen Betrieb arbeitende Mobilfunk-Basisstation der Swisscom (Schweiz) AG auf dem Dach der Hochschule Luzern – Technik & Architektur in Horw angeschlossen. Die Wasserstoffbereitstellung erfolgte über zwei Druckgasflaschen, die unter der Verbraucherlast der Mobilfunk-Basisstation eine Autonomiezeit von rund 6 Stunden gewährleisteten. Im Feldtest wurden durch monatliche Stromausfall-Simulationen von 5x5 Minuten sowie 2x20 Minuten die Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Systems unter Beweis gestellt. Auch bei längeren Unterbruchszeiten von über 4 Stunden sowie während zwei realen Stromausfällen bis zu anderthalb Stunden war das System zuverlässig in Betrieb. Die Tests wurden über einen Zeitraum von über dreieinhalb Jahren durchgeführt. Nach 350 Starts und einer realen Laufzeit von knapp 100 Stunden wurden die Stromausfall-Simulationen beendet. Unter der Verbraucherlast der Mobilfunkantenne startete die Brennstoffzelle zu 100% zuverlässig. Am Ende der Tests wurde ein Spannungsabfall der Brennstoffzelle von ca. 3.3% gemessen. Die insgesamt gelieferte elektrische Energie betrug 470 kWh. Nach Beendigung der Tests war die Brennstoffzelle noch voll funktionsfähig. In Ergänzung zu den Feldtests wurde die Umweltbelastung der üblicherweise eingesetzten Bleibatterien mit der Umweltbelastung der Brennstoffzelle verglichen. Innerhalb eines Lebenszyklus von 10 Jahren wird mit der Brennstoffzelle im Vergleich zu den Bleibatterien ohne Recycling eine fast 90%-ige Reduzierung der CO2-Äquivalente erreicht. Im Vergleich zu den Bleibatterien mit Recycling ergibt sich eine Reduzierung von über 80%. Während der Laufzeit des Projekts hat sich der Markt im Bereich der Notstromversorgung mit Brennstoffzellen verändert. Verschiedene Hersteller von Brennstoffzellen und Unterbrechungsfreien Stromversorgungs-Anlagen haben deutliche technische Fortschritte erzielt. Die Notstromversorgung zählt heute zu den erfolgversprechenden Anwendungen der Brennstoffzelle im ‚Early Market’.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Hochschule Luzern - Technik und Architektur

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Trachte,Ulrike
Wellig,Beat
Wellig,Beat
Lüthi,Ernst
Gander,Thomas
Härri,Vinzenz

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• Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) für GSM/UMTS-Basisstationen mit Brennstoffzellen | PEM-FC Back-Up System - Schlussbericht [PDF] 2'444 kB
• Folgeprojekt USV für GSM/UMTS-Basisstationen mit Brennstoffzellen, PEM-FC Back-Up System - Schlussbericht [PDF] 2'438 kB

Final report (English)

The Lucerne University of Applied Sciences and Arts – Lucerne School of Engineering and Architecture conducted fieldtests with an uninterruptible power supply (UPS) with fuel cell technology since January 2006. The project took place in collaboration with the industrial partners Swisscom (Schweiz) AG, as a user of UPS-systems in telecommunications and the American Power Conversion Corporation as a producer and market leader of UPS-Systems. In this project, the lead-acid batteries were replaced by a PEM fuel cell system. The delayed start-up behaviour of the fuel cell was bridged with supercapacitor technology. The system was connected to an existing working base station of a telecommunication installation, which was installed on the roof of the Lucerne School of Engineering and Architecture in Horw. Hydrogen was provided by two pressure tanks. The full quantity of Hydrogen assured a stand-alone operation for about 6 hours under the load of the telecommunication base station. The fieldtest included monthly grid failure simulations of 5x5 minutes and 2x20 minutes power failures. Also during grid failure simulations for more than 4 hours and during two real outages up to one and a half hour the system provided the demanded power. The fieldtest was performed for a period of three and a half years. Excellent results of the approximately 350 start-up’s confirm the functionality, reliability and performance of the system. Under the load of the base station the fuel cell system started with a reliability of 100%. At the end of the tests a decrease of the fuel cell voltage of about 3.3% was measured. The fuel cell system was still fully operational at this time. An amount of energy of about 470 kWh was provided. In addition to the fieldtest, the environmental impact of the lead-acid batteries, which are normally used, and the fuel cell system was investigated. The analysis between the fuel cell system and lead-acid batteries without recycling showed a reduction of CO2-equivalents of nearly 90% within a life cycle of 10 years. In comparison with lead-acid batteries with recycling there is a reduction of more than 80%. During the project period the market changed. An increasing number of fuel cell producers and UPS suppliers became aware that the application of fuel cell’s as a back-up system respond to critical market demands. They developed ready-to-market products which are suited to achieve early commercialisation success. Hence for the fuel cell UPS application it is no longer the question of functionality but of a successful market entry.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Hochschule Luzern - Technik und Architektur

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Trachte,Ulrike
Wellig,Beat
Wellig,Beat
Lüthi,Ernst
Gander,Thomas
Härri,Vinzenz