FC-UPS – Langzeittest USV mit PEM-Brennstoffzellen im Feld

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501314
• Projekttitel Englisch: FC-UPS – Long-term field demonstration of UPS with PEM Fuel Cell

Schlüsselwörter (Deutsch)

USV, PEM-Brennstoffzellen, PEM fuel cells

Schlüsselwörter (Englisch)

Five systems installed in the field for uninterruptible emergency power supply with PEM fuel cells are to be tested in a long-term trial over three years. The use of the fuel cell systems is to be assessed technically and economically. Questions regarding maintenance and servicing costs are to be answered and service solutions optimised. Comprehensive findings on the suitability of the PEM fuel cell technology for long-term operation at different locations are expected. New potential users are to be made aware of this innovative energy technology.

Schlüsselwörter (Französisch)

Cinq systèmes d'alimentation électrique de secours sans interruption avec des piles à combustible PEM installés sur le terrain doivent être testés dans le cadre d'un essai de longue durée sur trois ans. L'utilisation des systèmes de piles à combustible doit être évaluée d'un point de vue technique et économique. Il s'agit de répondre aux questions concernant les frais de maintenance et d'entretien et d'optimiser les solutions de service. Des connaissances approfondies sur l'aptitude de la technologie des piles à combustible PEM à être utilisée à long terme sur différents sites sont attendues. Il s'agit d'attirer l'attention de nouveaux utilisateurs potentiels sur cette technologie énergétique innovante.

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Fünf im Feld installierte Systeme zur Unterbrechungsfreien Notstromversorgung mit PEM Brennstoffzellen sollen in einem Langzeitversuch über drei Jahre getestet werden. Der Einsatz der Brennstoffzellensysteme soll technisch und wirtschaftlich beurteilt werden. Fragen zu Wartungs- und Unterhaltsaufwand sollen beantwortet und Servicelösungen optimiert werden. Umfassende Erkenntnisse über die Einsatztauglichkeit der PEM Brennstoffzellen Technologie im Langzeitbetrieb an unterschiedlichen Standorten werden erwartet. Neue potentielle Anwender sollen auf die innovative Energietechnologie aufmerksam gemacht werden.

Schlussbericht (Deutsch)

Im Projekt wurde das Langzeitverhalten im Feld von fünf Systemen zur unterbrechungsfreien Notstromversorgung mit PEM Brennstoffzellen für das nationale Sicherheitsfunknetz POLYCOM und die Mobilfunkkommunikation untersucht. Die abzusichernde Leistung beträgt zwischen vier und sechs Kilowatt. Der Betrieb wurde unter verschiedenen Umgebungsbedingungen im landwirtschaftlichen Umfeld, am Tunneleingang einer Autobahn sowie in den Bergen auf über 2’400 Höhenmetern mit Indoor- und Outdoor-Systemen getestet. Je nach Anwenderbedürfnis und vorhandener Infrastruktur wurden die Systeme entweder als integriertes System in die bestehende Anlage eingebunden oder als alleinstehendes System installiert. An einem POLYCOM Standort erfolgte im Rahmen des Projekts ein Umbau von einem integrierten System mit batteriebetriebener Standard-USV in ein alleinstehendes System mit einer eigenen entwickelten Startup-Einheit mit Superkondensatoren.  Unter Berücksichtigung von Messungen und guten Resultaten aus Vorgängerprojekten mit ferngesteuerten Stresstests weisen die Systeme nach insgesamt sieben Betriebsjahren eine sehr gute Zuverlässigkeit und eine stabile Betriebsweise auf. Potential zur Verbesserung besteht noch im Ausbau der Serviceverfügbarkeit für Brennstoffzellenprodukte in der Schweiz und im Handling des Wasserstoffs insbesondere bei der Zylinderzulieferung und beim Zylinderwechsel.

Zugehörige Dokumente

• Langzeittest USV mit Brennstoffzellen Unterbrechungsfreie Notstromversorgung mit PEM-Brennstoffzellen im Feld - Schlussbericht [PDF] 5'030 kB

Schlussbericht (Englisch)

The project investigated the long-term behaviour in the field of five systems for uninterruptible emergency power supply with PEM fuel cells for the national security radio network POLYCOM and mobile radio communication. The power to be protected is between four and six kilowatts. The operation was tested with indoor and outdoor systems under various environmental conditions in the agricultural environment, at the tunnel entrance of a motorway and in the mountains at over 2000 metres altitude. Depending on user requirements and existing infrastructure, the systems were either integrated into the existing system as an integrated system or installed as a stand-alone system. At a POLYCOM site, the project involved a conversion from an integrated system with battery-operated standard UPS to a stand-alone system with its own developed startup unit with supercapacitors.
Taking into account measurements and good results from previous projects with remote-controlled stress tests, the systems have very good reliability and stable operation after a total of seven years of operation. There is still potential for improvement in the expansion of service availability for fuel cell products in Switzerland and in the handling of hydrogen, particularly in cylinder supply and cylinder replacement.

Schlussbericht (Französisch)

Le projet a étudié le comportement à long terme de cinq systèmes d'alimentation électrique de secours ininterrompue avec piles à combustible PEM pour le réseau radio de sécurité nationale POLYCOM et les communications radio mobiles. La puissance à protéger se situe entre quatre et six kilowatts. Le fonctionnement a été testé avec des systèmes intérieurs et extérieurs dans diverses conditions environnementales. Sur un site POLYCOM, le projet a consisté à passer d'un système intégré avec onduleur standard alimenté par batterie à un système autonome avec sa propre unité de démarrage développée avec des supercondensateurs.
En tenant compte des mesures et des bons résultats des projets précédents avec des tests d'effort télécommandés, les systèmes ont une très bonne fiabilité et un fonctionnement stable après un total de sept ans d'exploitation. Il existe encore un potentiel d'amélioration en ce qui concerne l'extension de la disponibilité du service pour les produits de piles à combustible en Suisse et le traitement de l'hydrogène, en particulier dans l'approvisionnement en bouteilles et le remplacement des bouteilles.