Войти
Развертывание серверов Bloom Energy за пределами eBay штаб-квартиры Сервер Bloom Energy или Bloom Box - это генератор энергии на твердооксидных топливных элементах (SOFC), изготовленный Bloom Energy из Саннивейл, Калифорния, который использует различные виды топлива, включая жидкое. или газообразные углеводороды, полученные из биологических источников, для производства электричества на участке или рядом с ним, где оно будет использоваться. Оно выдерживает температуру до 1800 ° F (980 ° C). компании, однокамерная (одна 100 мм × 100 миллиметровая пластина, состоящая из трех керамических слоев) генерирует 25 Вт.
Срок службы топливных элементов составляет около 10 лет; исходя из прогнозов стоимости топлива, точка безубыточности для тех, кто покупает устройство, составляет около 8 лет. Технология элемента продолжает полагаться на невозобновляемые источники энергии для производства электроэнергии, и, поскольку это не водородный топливный элемент, он по-прежнему производит диоксид углерода (важный парниковый газ ) во время работы.
В 2011 году Блум заявил, что в Калифорнии было развернуто двести серверов для корпораций, включая eBay, Google, Yahoo и Wal-Mart.
В Bloom Energy Server используются тонкие белые керамические пластины размером 100 × 100 мм. Каждая пластина покрыта зеленой краской на основе оксида никеля с одной стороны, образующей анод, и другой черной краской (вероятно манганит лантана-стронция ) со стороны катода. Wired сообщил, что секретным ингредиентом может быть оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, на основании патента США, выданного Bloom в 2009 году; этот материал также является одним из наиболее распространенных электролитных материалов в данной области. В заявке на патент США 20080261099, переуступленной Bloom Energy Corporation, говорится, что «электролит включает диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, и диоксид циркония, стабилизированный скандия, диоксид циркония, такой как диоксид циркония, стабилизированный скандия церием ". ScSZ имеет более высокую проводимость, чем YSZ при более низких температурах, что обеспечивает большую эффективность и более высокую надежность при использовании в качестве электролита. Scandia - это оксид скандия (Sc. 2O. 3), который представляет собой оксид переходного металла оксид, который стоит от 1400 до 2000 долларов США за килограмм в чистом виде на 99,9%. Текущее годовое мировое производство скандия составляет менее 2 000 кг. Большая часть ежегодно используемых 5000 килограммов поступает из запасов советской эпохи.
Чтобы сэкономить деньги, Bloom Energy Server использует недорогие металлические сплавы пластины для электрических проводимость между двумя керамическими пластинами с проводником быстрых ионов. В конкурирующих топливных элементах с более низкими температурами на катоде требуется платина.
Текущая стоимость каждой ручной работы на 100 кВт Стоимость Bloom Energy Server составляет 700 000–800 000 долларов. В 2010 году компания объявила о планах построить домашний сервер Bloom меньшего размера по цене менее 3000 долларов. Блум оценил размер домашнего сервера в 1 кВт, хотя другие рекомендовали 5 кВт. капитальные затраты составляют 7–8 долларов за ватт.
Согласно The New York Times (Green Blog), в начале 2011 года «... Bloom Energy... представила услугу, позволяющую покупатели покупают электроэнергию, вырабатываемую ее топливными элементами, не неся капитальные затраты на покупку шестизначных устройств.... В рамках услуги Bloom Electrons клиенты подписывают 10-летние контракты на покупку электроэнергии, вырабатываемой Bloom Energy Servers, в то время как компания сохраняет право собственности на топливные элементы и ответственность за их техническое обслуживание... »Мы можем сказать клиентам:« Вам не нужно вносить какие-либо деньги вперед, вы платите только за электроны, которые используете, и это хорошо для вас ». бумажник и полезен для планеты », - сказал [генеральный директор К.Р. Шридхар].«
24 февраля 2010 года Шридхар заявил, что его устройства вырабатывают электроэнергию по цене 0,08–0,10 долл. США / кВтч, используя природный газ, более дешевый, чем сегодняшние цены на электроэнергию в некоторых частях Соединенных Штатов, например, Калифорния. Двадцать процентов экономии затрат зависит от предотвращения потерь при передаче, которые возникают в результате использования энергосистемы.
В 2010 году Bloom Energy заявила о разработке договоров купли-продажи для продажи электроэнергии, произведенной с помощью боксов, вместо того, чтобы продавать сами коробки, чтобы развеять опасения клиентов по поводу технического обслуживания, надежности и затрат на обслуживание. 123 коробки Bloom производят по цене 16 центов / кВтч для Delmarva Power в рамках 21-летней сделки с 2012 по 2033 год.
По состоянию на 2010 год, 15% электроэнергии потреблялось eBay. был создан с использованием серверов Bloom Energy. В то время, с учетом налоговых льгот, которые фактически вдвое снизили первоначальную стоимость, eBay ожидал трехлетнего периода окупаемости, исходя из тогдашней стоимости коммерческой электроэнергии в Калифорнии в размере 0,14 доллара за кВт · ч.
Небольшой развертывание серверов Bloom Energy в 2010 г. Компания сообщает, что ее первые серверы Bloom Energy мощностью 100- кВт были отправлены Google в июле 2008 г. Четыре таких сервера были установлены в штаб-квартире Google., которая стала первым клиентом Bloom Energy. Еще одна установка из пяти боксов производит до 500 кВт в штаб-квартире eBay в Калифорнии. Bloom Energy заявила, что в число их клиентов входят Staples (300 кВт - декабрь 2008 г.), Walmart (800 кВт - январь 2010 г.), FedEx (500 кВт), The Coca-Cola Company (500 кВт) и Bank of America (500 кВт). Каждая из этих установок находилась в Калифорнии.
Система топливных элементов Bloom Box мощностью 1 мегаватт, установленная в штаб-квартире Yahoo в Саннивейл, Калифорния в 2014 году, предназначена для «подачи одной трети электроэнергии в зданий на территории кампуса Yahoo ».
Stop Shop Supermarket Company анонсировала систему мощностью 250 кВт в 2015 году, а в 2020 году объявила о планах настроить 40 магазинов в Массачусетсе и Нью-Йорке на« микросети »с использованием серверов Bloom Energy. «Stop Shop переведет 40 своих магазинов в микросети в рамках подготовки к суровой погоде и отключениям электроэнергии». 2020-01-16. Проверено 20 января 2020 г.
Шридхар объявил о планах установить серверы Bloom Energy в странах третьего мира. Экс- председатель Объединенного комитета начальников штабов, Колин Пауэлл, ныне член правления Bloom Energy, сказал, что генераторы Bloom Energy могут быть полезны для военных, потому что они легче и эффективнее, и генерируют меньше тепла, чем традиционные генераторы.
Химическая реакция, используемая для создания энергии в продуктах Bloom Energy
Серверы Bloom Energy складывают небольшие топливные элементы для совместной работы. Подход Bloom Energy к сборке стопок топливных элементов, который позволяет отдельным пластинам расширяться и сжиматься с одинаковой скоростью при высоких температурах. Однако другие производители твердооксидных топливных элементов решали проблему различных скоростей расширения элементов в прошлом. Скотт Самуэльсен из Калифорнийского университета в Ирвине Национальный исследовательский центр топливных элементов поставил под сомнение срок службы серверов Bloom. «На данный момент Bloom обладает прекрасным потенциалом, но они еще не продемонстрировали, что они достигли стандартов надежности». Эксперт Национальной лаборатории Лоуренса Беркли заявил: «Поскольку они работают при высоких температурах, они могут принимать другие виды топлива, такие как природный газ и метан, и это огромное преимущество... Недостаток в том, что они могут разрушиться при нагревании или охлаждении ".
Венчурный капиталист Джон Дорр утверждал, что Bloom Energy Server дешевле и чище, чем сетка. Эксперт Gerson Lehrman Group написал, что с учетом сегодняшних потерь при передаче электроэнергии около 7% и эффективности газовых электростанций, работающих на уровне коммунального предприятия, 33–48%, Bloom Energy Server почти вдвое эффективнее как газовая электростанция. Fortune заявила, что «Bloom до сих пор не опубликовал данных о стоимости эксплуатации Bloom Box за киловатт-час» и оценивает, что природный газ, а не биогаз, будет его первичный источник топлива. Репортер AP Джонатан Фейи в Forbes написал: «Неужели мы снова попадаем в эту ловушку? Каждая компания, занимающаяся чистыми технологиями, на планете заявляет, что может производить экологически чистую энергию дешево, но ни одна из них не может. вся мировая индустрия держится на плаву. Передайте это Блуму, компания сумела задействовать машину шумихи, как никакая другая компания, занимающаяся чистыми технологиями ».
Bloom заявляет, что эффективность преобразования составляет около 50%, или до 65% в новой модели. Современная парогазовая газотурбинная электростанция (ПГУ) может достигать 60% общего КПД, а когенерация (электричество и централизованное теплоснабжение ) может достигать более 95%. эффективность. Шридхар заявил, что продукты Bloom преобразуют химическую энергию в электрическую за один шаг, более экономичны, чем существующие газовые электростанции, и сокращают потери при передаче / распределении за счет выработки энергии там, где она используется.
Каждый сервер Bloom Energy Server ES5700, как утверждается, обеспечивает мощность 200 кВт, что аналогично базовой нагрузке 160 домов или одного офисного здания. Среднее ежемесячное потребление электроэнергии потребителем коммунальных услуг в США в 2012 году составляло 903 кВтч в месяц (или 1,24 кВт средней нагрузки).
Шридхар сказал, что срок службы ящиков составляет 10 лет, хотя это может включать замену клетки в этот период. По словам генерального директора eBay, Bloom Energy Servers сэкономили компании 100 000 долларов на счетах за электроэнергию с тех пор, как они были установлены в середине 2009 года, автор журнала Fortune Пол Киган называет эту цифру «бессмысленной без подробностей, чтобы увидеть, как он туда попал».
Самый большой недостаток - высокая рабочая температура, что приводит к увеличению времени запуска и проблемам механической и химической совместимости.
Предполагая сокращение будущих затрат на 50%, можно утверждать, что наилучшим сценарием для блока мощностью 200 кВт были бы капитальные (установленные) затраты, сопоставимые с сегодняшними 100 кВт, т. е. около 800 000 долларов. Используя среднюю цену на электроэнергию в размере 100 долларов США за МВт-ч и цену на природный газ в размере 3 долларов США за миллион британских тепловых единиц (10 долларов США за МВт-ч) и допуская 6% годовых затрат на техническое обслуживание / эксплуатацию помимо топлива, период окупаемости для устройства составляет более 8 лет, на основе опубликованных показателей производительности.
Рассмотрение долгосрочных затрат варьируется, потому что резервные генераторы больше не нужны, поскольку электросеть действует как аварийный резерв. Отсутствие необходимости в обслуживании и замене генераторов сократит период безубыточности.
| Имя параметра | Значение | Единица / описание |
|---|---|---|
| Расход топлива (природного газа) для 200 кВт Bloom Energy Server | 1,32 | млн. британских тепловых единиц в час |
| Расход энергии на топливо в кВт (1 млн британских тепловых единиц в час CH 4 = 293 кВт) | 386,76 | кВт |
| Стоимость топлива | $3.96 | в час |
| Производительность электроэнергии | 200 | кВт |
| КПД системы природный газ ->электричество | 52% | процент преобразования энергии природного газа в электрическую |
| Стоимость электроэнергии | 0,10 долл. США | за кВтч |
| Выручка от производства электроэнергии | 20,00 долларов США | в час |
| CO2произведено | 773 | фунт / МВтч |
| Экономия эксплуатационных расходов на каждую коробку блюм-бокса (доход от электроэнергии за вычетом затрат на топливо) | 16,04 долларов США | в час |
| Экономия затрат в год при условии работы 24X7 при полной нагрузке | 140 510,40 долларов США | в год |
| Капитальные затраты (минимальные предполагаемые затраты после прогнозируемого сокращения) | $ 800,000.00 | на каждую установку мощностью 200 кВт |
| Годовые затраты на техническое обслуживание / эксплуатацию | 6% | как доля капитальных затрат, в год |
| Экономия затрат после затрат на техническое обслуживание | 92 510,40 долл. США | в год |
| Период безубыточности | 8,6 | лет |
A Аналитик Gerson Lehrman Group писал, что GE демонтировала свою группу топливных элементов пять лет назад, а Siemens почти разобрала свою. GE Power Conversion исследует силовой гибрид SOFC. United Technologies - единственный крупный конгломерат, у которого есть конкурентоспособная технология топливных элементов. Toshiba имеет технологии для обеспечения энергией небольшое устройство, а не район.
Sprint владеет 15 патентами на водородные топливные элементы и использует 250 топливных элементов для обеспечения резервного питания для своих операций. Sprint использует энергию топливных элементов с 2005 года. В 2009 году программа Sprint по топливным элементам получила грант в размере 7,3 миллиона долларов от Министерства энергетики США на расширение емкости водородных баков топливных элементов с обеспечения до От 15 часов резервного питания до 72 часов. Sprint сотрудничал с ReliOn по производству топливных элементов и с Air Products в качестве поставщика водорода. Немецкая компания по производству топливных элементов P21 работает над аналогичными проектами по обеспечению резервного питания для сотовой связи. United Technologies производит топливные элементы по цене 4500 долларов за киловатт.
В октябре 2009 года Министерство энергетики выделило почти 25 миллионов долларов США в виде грантов на исследования и разработки солнечного топлива.
В октябре 2012 года правительство США выделило Bloom Energy 70 710 959 долларов в соответствии с разделом 1603. Программа энергетических наград.
Конкурент заявил, что в Bloom Box используется «толстый электролит», которому требуется температура 900 ° C для преодоления электрического сопротивления. и вместо этого используют технологию «толстого анода», которая позволяет работать при более низких температурах. У Ceres есть четырехлетняя программа по установке 37 500 единиц в домах клиентов британской компании British Gas.
Ballard Power. Продукция сопоставимого размера основана на топливных элементах с протонообменной мембраной. Блоки Ballard мощностью 150 кВт предназначены для мобильных приложений, таких как городские автобусы, в то время как их более крупные стационарные системы мощностью 1 МВт собираются из блоков строительных блоков мощностью 11 кВт.
Еще одним конкурентом в Европе и Австралии являются керамические топливные элементы.. Он утверждает, что КПД только для блоков питания составляет 60%; эти топливные элементы основаны на технологии, выделенной из Австралии CSIRO.
