ברוך אפל, תדר הנדסה
FUEL CELL – ממיר אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית ישירות, ללא דרגות ביניים, ללא חלקים נעים ועם הפסד לא משמעותי של אנרגיה, מה שהופך אותו למקור של כוח יעיל במיוחד. חידושים ופטנטים רבים הוכנסו במהלך הפיתוח ויצרו פלא של מזעור, מערכת קלת משקל ובעלת עוצמה, וביצועים ארוכי טווח עבור יישומים ניידים .
מערכות FUELL CELL פותחו ויוצרו למטרת אספקת מתח להפעלת מכשור במקומות שבהם אין חשמל או כגיבוי למערכות אלקטרוניות.
כיום FUELL CELL משמש ברחבי העולם ל:
• תענוגות – ביציאה לנופש
• הנעת מכונות חשמליות
• הפעלת מערכות תעשייתיות
• במערכות צבאיות כגיבוי ובמתן אורך תפעול ממושך בתצפיות ובפעולות מבצעיות בשטח.
המיוחד והמייחד את המערכת – משקלה הקל (כ-80% פחות ממשקל סוללות) זמן עבודה ארוך ביותר.
ראוי מאד לציין ולהדגיש את צריכת הדלק לעומת התפוקה :
1 מ”ל של מתנול = מפיק 1WH
אנו נתרכז במאמר זה במערכות הספק נמוך של חברת SFC המבוססות על דלק מתנול.
חברת SFC המייצרת מערכות למגוון רחב של משימות.
בתחום האזרחי – (אספקת חשמל במערכות טלמטריה, מערכות מופעלות מרחוק לכל משימה כגון השקיה, שערים חשמליים ועוד).
בתחום הצבאי –כמטעני מצברים ליחידות ולמשימות נייחות (כמו תצפית על אובייקט) ולחייל הנע בשטח להפעלת המחשב הנייד, המשקפת, מכשיר הקשר ועוד.
עיקרון הפעולה
FUEL CELL
בליבה של כל תא דלק מחסנית. המחסנית למעשה מורכבת ממספר תאים: אנודה, קטודה וממברנה שפועלת כאלקטרוליט, המערכת מורכבת ממשאבה פנימית- השואבת מתנול מהמיכל, מממחסנית (STACK) וממיר מתח ישר DC/DC, התוצאה – אנרגיה חשמלית. ראה תיאור בשרטוט מס 1 .
תאי הדלק לשימוש בדלק נוזלי
טכנולוגיה אשר ממירה מתנול ישירות לזרם חשמלי. זהו יתרון ממשי, במיוחד עבור יישומים ניידים כי מתנול נוזלי קל להעביר לכל מקום במחסניות או במיכלי דלק. עיקרון העבודה של המערכת הוא היברידי- ראה שרטוט מס 2 שמשמעו- שילוב של מערכת המרה ממתנול לאנרגיה חשמלית- וטעינת מצבר חיצוני קטן.
כל זמן שיש דלק במיכל המערכת שומרת את המצבר במצב טעון-וראוי לעבודה תחת עומס. אגב-השימוש במצבר חיצוני – נותן יתרון למפעיל- בזרמי פיק.
כאן כדאי וחשוב באופן מיוחד לציין – שלמערכת חיישנים שבודקים את מתח המצבר באופן רציף והמערכת יודעת לזהות – מתי לעבודלטעון את המצבר או מתי המצבר מלא – ואז המערכת נכנסת למצב השהייה. ראה שרטוט מס 3
לתאי דלק יש כמובן יכולת לפעול בד בבד עם יצרני כוח אחרים כגון אנרגיה מהשמש.
אבל אם מודול השמש אינו יכול לייצר מספיק כוח בשל תנאי מזג אוויר גרוע תספק המערכת את האנרגיה הנדרשת.
נתאר בקצרה 2 מוצרים עיקריים:
JENNY ו- EMILY 2200
JENNY
מערכת ניידת וקלה לאספת מתח נבחר 12V או 24V להפעלת מכשור על גוף החייל.
המערכת תוכננה במיוחד לחייל בכוחות המיוחדים בפעולה בשטח.
המערכת שוקלת כ 1.6 ק”ג בלבד ומוצמד לה מיכל קטן במשקל 350 מיליגרם המכיל דלק מתנול. המיכל מאפשר פעולה רצופה של 16 שעות עבודה. והחייל יכול לצאת עם עוד מיכלים בהתאם למשך הזמן הנדרש לשהייה בשטח. מערכת ה JENNY מספקת 25W במשך 16 שעות עבודה. המערכת מתאימה לעבודה עם סוללות נטענות כולל LI-ION.
מערכת הJENNY תוכננה לעבודה בתנאי שטח קשים ביותר ואפילו לטבילה במים. בזמן טבילה/צלילה במים המערכת מפסיקה לעבוד – ומיד ביציאה מהמים לאחר ניעור קל המערכת מתחילה לעבוד מאליה.
Self recovery תחום טמפרטורת עבודה של המערכת 20-50 -מעלות צלסיוס.
מערכת EMILY
מערכת FUEL CELL להספק של 90W משמש להטענת מצברים מכל הסוגים כולל
LI-ION בשדה או בכלי רכב.
ניתן להשתמש כמטען שקט במארבים, בתצפיות, בפעולה עם רכב שנמצא בהדממה ועוד כיד הדמיון.
המערכת צורכת את דלק המתנול ממיכלים של 5, 10 ו/או 28 ליטר.
תפוקת החשמל/אנרגיה בהתאם 5000W/H ו10,000 ו- 28,000W/H ע”פ הנתון הבסיסי – שמכל מיליליטר מתנול מפיקים 1W/H.
כאן עלי להדגיש ולחזור על מה שנכתב בתחילה – המערכת מזהה את מצב המצבר ונמצאת חלק ניכר מהזמן – במצב “השהייה” ואינה שואבת דלק, כך שזמן העבודה האמיתי מוכפל ואף יותר ממוכפל.
