15 kW USV mit CH-Brennstoffzelle

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501058

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Eine Schweizer PEM-Brennstoffzelle wird in ein System zur Unterbrechungsfreien Stromversorgung USV für eine Leistung von 10-20 kW und einer dreiphasigen Spannung integriert. Die Brennstoffzelle zeichnet sich durch sehr gute Starteigenschaften auch bei grossen Leistungen und nach längeren Standby-Zeiten aus. Die Anlage wird als Notstromversorgung für einen Server eingesetzt. Unter dieser realen Lastsituation werden Stromausfälle simuliert und messtechnisch überwacht.

Schlussbericht (Deutsch)

Eine Schweizer PEM-Brennstoffzelle wurde in eine dreiphasige kommerzielle Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage für eine Leistung bis 15 Kilowatt integriert und getestet. Der Stapel wurde mit Unterstützung des Paul- Scherrer- Instituts (PSI) für den Einsatz im Automobilbereich entwickelt. Im Projekt wurde das System mit zusätzlicher Entwicklungsarbeit für eine stationäre Anwendung angepasst. Ein Mittelabgriff des Stapels wurde erstmalig entwickelt und im Labor getestet. Die Funktionalität konnte erfolgreich nachgewiesen werden.  Das Gesamtsystems erfüllte jedoch nicht die für den Anwender erforderliche Zuverlässigkeit. Nach drei Labortestserien und einem Umbau der Systemarchitektur war eine Weiterführung des Projekts aufgrund einer mittlerweile überholten Technik nicht mehr sinnvoll. Positiv ist dennoch festzuhalten, dass wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung des Wasserhaushalts und der Systemkomponenten für die zukünftige Weiterentwicklung des Systems gewonnen wurden. Das Projekt hat unter anderem massgeblich zur Beantragung der Energie-System-Integrations-Plattform (ESI) am PSI beigetragen, die als Beitrag zur Realisierung der Klimaziele des Bundes eine hohe politische Bedeutung hat mit internationaler Ausstrahlung.

Zugehörige Dokumente

• 15 kW USV mit CH Brennstoffzelle Integration einer Schweizer PEM Brennstoffzelle in eine Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage für dreiphasige Lasten - Schlussbericht [PDF] 2'795 kB

Schlussbericht (Englisch)

The fuel cell Stapel had been developed in collaboration with the Paul Scherrer Institute (PSI), originally for automotive applications. Within this project the system has been adapted for the use in a stationary application. A third current collector in the middle of the Stapel has been added to meet the needs of the first inverter stage of the Uninterruptible Power Supply System (UPS). This configuration has been tested successfully in the lab. Unfortunately the reliability of the overall system was not sufficient for a UPS application. After three series of lab testing and a fundamental change of system architecture it has been decided to discontinue the project since the inverter technology as well as the fuel cell system are not state of the art anymore. Nevertheless the optimization work on the water management of the fuel cell system and the component development has given very valuable input for the next generation fuel cell system with hydrogen and pure oxygen usage as it has been installed on the ESI platform at the PSI. In such manner this project has contributed significantly to a demonstration platform with a high technical and political impact on the Federal government’s energy strategy.

Schlussbericht (Französisch)

Une pile à combustible (PàC) du type PEM était intégrée dans une alimentation sans interruption triphasée d’une puissance de 15 kW. Le système était mis en service et testé. La PàC était développée en collaboration avec le Paul Scherrer Institut (PSI), initialement pour le domaine automobile. Au sein de ce projet le système était configuré et adapté pour l’utilisation stationnaire. Une prise de tension supplémentaire au milieu de la pile était ajoutée pour la première fois et était testée avec succès au laboratoire.  La fiabilité du système complet n’était pas encore suffisante pour une application dans une alimentation sans interruption. Après trois séries de test en laboratoire et un changement d’architecture fondamental on s’est rendu compte qu’une continuation du projet n’était plus raisonnable car la technologie des convertisseurs et aussi du system PàC était entre temps dépassé. Malgré ça les travaux au niveau de l’optimisation de la gestion d’eau et sur les composants ont contribué essentiellement à l’amélioration du système PàC avec l’utilisation de l’hydrogène et de l’oxygène pur. Par conséquent ce projet a contribué dans la réalisation du projet ESI au PSI qui a une ampleur important pour la stratégie d’énergie du Conseil fédéral.