Sursa de alimentare autosuficientă utilizată împreună cu celulele de combustibil
Alimentarea fiabilă reprezintă una din marile provocări tehnice pentru serviciile moderne de intervenție,
care va continua să crească în viitor. Digitalizarea din domeniul mediului militar crește în importanță și odată
cu ea și necesitatea de dispozitive electronice precum tehnologia comunicațiilor, optronica, electronica
informațională și senzorii per ansamblu. Alimentarea cu energie a soldaților și a sistemelor de arme
portabile se bazează aproape exclusiv pe soluții care operează cu baterii cu o acoperire foarte limitată.
Deseori diferitele dispozitive necesită diferite tipuri de baterii care nu sunt interschimbabile. În funcție de
durata de utilizare, acest aspect atrage după sine un efort logistic suplimentar semnificativ, astfel că
perioadele de utilizare mai lungi, independente de vehicul devin aproape imposibile ca urmare a greutății
enorme a bateriei. Sistemele electronice și sistemele de încărcare pentru bateriile racordate la vehicule
menționate mai sus sunt alimentate din alternatorul vehiculului sau din generatoarele suplimentare. În
ambele cazuri, electricitatea este generată cu o eficiență foarte scăzută- adesea mult sub 5% – iar pe lângă
consumul ridicat de motorină, rezultă și o amprentă termică și acustică semnificativă. Prin urmare,
sistemele militare moderne necesită o sursă de alimentare alternativă cu proprietăți mult mai bune care să
le permită folosirea pe deplin a posibilităților de digitalizare.
Tehnologia: celule de combustibil cu metanol direct
O posibilitate de reîncărcare mobilă a bateriilor, la distanță de rețea constă în tehnologia directă a celulelor
de combustibil cu metanol (DMFC, din limba engleză: Direct Methanol Fuel Cell). Aceste celule de
combustibil convertesc direct energia chimică a alcoolului metanol, în energie electrică, fără etape
intermediare, cu o eficiență foarte ridicată (peste 30%). Celulele reprezintă astfel un generator de energie
foarte eficient, cu un consum foarte redus. Procesul electrochimic generează doar o cantitate foarte mică
de căldură reziduală – aproximativ 40° C – și este foarte silențios comparativ cu generatoarele; de asemenea
nu generează emisiile nocive pentru sănătate sau mediu. Alimentarea cu celulele de combustibil importate
se realizează prin cartușe de combustibil care pot fi reumplute, prevăzute cu o supapă de siguranță
certificată și omologare pentru aeronave.
Prin urmare, aceste celule de combustibil DMFC oferă avantaje decisive în aplicațiile militare. Un factor
esențial este operarea silențioasă a soluțiilor, cu aproape nici o amprentă detectabilă. În plus, celulele de
combustibil sunt foarte ușor și sigur de folosit. Este vorba de soluții simple plug-and-play. Celulele de
combustibil încarcă complet automat bateriile existente. Sistemul pornește automat și intră în modul
stand-by când bateria este încărcată. Astfel, utilizatorii nu numai că dispun oricând de rezerve complete de
energie, dar și bateriile durează mult mai mult, deoarece încărcarea continuă le protejează împotriva
descărcărilor profunde care le pot deteriora. Înlocuirea a cartușului de combustibil în timpul funcționării
este posibilă fără probleme. Designul cartușelor previne contactul direct al utilizatorul cu conținutul în orice
moment. Datorită densității mari de energie a metanolului, cartușele de combustibil conțin o cantitate mare
de energie într-un spațiu redus și la o greutate redusă. 10 litri de metanol au o capacitate de peste 11 kWh
energie netă, cu o greutate de numai 8,4 kg. Pentru a furniza aceeași cantitate de energie electrică sunt
necesare aproximativ 280 kg de baterii convenționale cu gel de plumb. Avem de-a face cu o îmbunătățire a
factorului de peste 30!
Celulele de combustibil nu sunt destinate înlocuirii bateriilor, ci completării acestora. Bateriile au avantajul
unei capacități de vârf înalte, dar dezavantajul decisiv al capacității limitate, care poate fi ușor compensat
prin combinarea cu tehnologia celulelelor de combustibil. În plus față de autosuficiența ridicată, reducerea
costurilor reprezintă un alt avantaj important. Celulele de combustibil sunt mai ieftine decât bateriile,
deoarece necesită doar metanol pentru a funcționa. Pentru a menține alimentarea cu baterii, este necesară
achiziționarea de baterii primare scumpe sau reîncărcarea bateriilor secundare, fapt care presupune un
efort pe măsură. Acest lucru atrage după sine costuri suplimentare, pe lângă cele de material, logistică și
eliminare asociate încărcătoarelor, generatoarelor, combustibilului și celelalte accesorii.
Posibilități de utilizare și aplicații pentru forțele terestre
Sistemul portabil de celule de combustibil JENNY este utilizat de forțele speciale armate germane și de
forțele armate NATO încă din anul 2010. Împreună cu cartușul de combustibil, JENNY 600S cântărește doar
2,3 kg și, prin urmare, este ușor de transportat în rucsac. Sistemul furnizează 600 Wh de
electricitate / zi. JENNY 1200 poate genera chiar 1200 Wh de electricitate / zi. Celulele de combustibil JENNY
sunt ușor de folosit și nu generează aproape nici o amprentă detectabilă. Densitatea mare de energie a
cartușelor de combustibil cu metanol reduce semnificativ numărul de baterii de rezervă care trebuie
transportate, reducând astfel greutatea echipamentului și sarcina utilă a soldaților. Între trei și patru
cartușe de metanol de 350 ml conțin suficientă putere pentru 72 de ore de utilizare. Se economisește astfel
până la 80% din greutate. Prin urmare, soldatul își poate planifica un număr minim de baterii și, datorită
greutății și volumului economisit, poate transporta alimente, apă și muniții suplimentare sau, alternativ, poate prelungi durata misiunii.
JENNY 600S & Power Manager 3G
SFC Power Manager 3G, permite încărcarea diferitelor tipuri de baterii și
alimentarea simultană a dispozitivelor militare. Celulele de combustibil SFC JENNY asigură în
mod fiabil și complet automat curent pentru misiunile de mai multe zile.
SFC Power Manager 3G permite alimentarea cu energie a mai multor consumatori în același timp, într-o
manieră foarte eficientă. SFC Power Manager reprezintă o componentă centrală a rețelei de energie SFC.
Pe lângă celula de combustibil JENNY 600S și Power Manager 3G, acest set include și o baterie hibridă
puternică, un panou solar pliabil și diverse cabluri pentru conectarea la diferite dispozitive electronice.
Sistemele electronice de interenție dispun deseori de surse de alimentare sau încărcătoare diferite. SFC
Power Manager 3G vine în întâmpinarea acestor provocări și le permite soldaților să folosească toate
sursele de energie disponibile la fața locului, cum ar fi bateriile hibride, modulele solare, sursa de current a
vehiculelor și, bineînțeles, celulele de combustibil pentru reîncărcarea bateriilor sau pentru operarea
consumatorilor. Datorită codării inteligente a cablurilor sau cu ajutorul unui bus de date, SFC Power
Manager 3G recunoaște complet automat dispozitivele conectate și reglează corespunzător tensiunea de
ieșire și curenții de încărcare. Astfel rezultă pierderi foarte mici și o distribuție foarte eficientă a energiei.
Prin urmare, transportul de încărcătoare separate nu mai este necesar și câștigați astfel spațiu suplimentar
de stocare. SFC Power Manager 3G din diferite generații sunt folosite deja cu succes de câțiva ani de Forțele
Aeriene ale SUA, Forțele Armate Federale Germane și alte forțe armate NATO.
EMILY 3000 – Senzor la distanță
Celula de combustibil EMILY 3000 poate fi folosită ca generator de energie
pe teren și alimentează aplicații cum ar fi radiouri sau sisteme radar, asigurând operațiuni
silențioase cu autonomie prelungită.
În plus, Forțele Armate Federale Germane folosesc încă de 10 ani dispozitive mai puternice pentru folosirea
integrată în vehicule- celula de combustibil EMILY 3000. Celula de combustibil poate fi utilizată pentru
preluarea sursei de alimentare la bord pentru vehiculele staționate, fără să fie necesară pornirea motorului.
Pentru aceasta, EMILY 3000 este conectat direct la bateria de la bord. Sarcinile electrice de vârf sunt
compensate direct de baterie, în timp ce celula de combustibil EMILY o monitorizează continuu și o
reîncarcă automat, la nevoie. În plus față de aplicația din ce în ce mai populară în și pe vehicule, EMILY este
folosit și pentru a furniza energie aplicațiilor de apărare mobile și staționare. Este potrivit pentru folosirea
la distanță și ca încărcător de baterii pe teren.
EMILY 3000 Imagine – Vehicul
Celula de combustibil EMILY 3000 asigură alimentarea la bord a unui
vehicul staționar, cu motorul orpit , asigurând camuflarea în timpul operațiilor silențioase de
urmărire.
Cu un cablu accesoriu nou disponibil, celula de combustibil EMILY poate fi racordată direct la Power Manager 3G. Separat de vehicul, poate alimenta aplicații precum radiouri sau sisteme radar sau poate reîncârca mai multe baterii simultan. EMILY 3000 are un consum extrem de redus de mai puțin de 100 ml pe oră și generează 3 kWh de energie electrică / zi. Greutatea este mai mică de 12 kg.
Celulele de combustibil și Sistemele Power Management de la SFC se vând acum în România prin
compania Higgins CM GmbH.