ตัวจ่ายพลังงานบลูม

ตัวจ่ายพลังงานบลูม (อังกฤษ: Bloom Energy Server (the Bloom Box) เป็นเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง (SOFC) สร้างขึ้นโดยบริษัท Bloom Energy แห่งซันนีเวล, แคลิฟอร์เนีย, ที่สามารถใช้ปัจจัยการผลิตได้หลากหลาย (รวมทั้งสารไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ ที่ผลิตจากแหล่งชีวภาพ) เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ณ จุดที่มันจะถูกนำมาใช้. มันสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 1,800 °F (980 °C), ที่จะทำลายเซลล์เชื้อเพลิงอื่นๆอีกมากมายหรือต้องการการบำรุงรักษา. ตามคำกล่าวอ้างของบริษัทดังกล่าว, เพียงเซลล์เดียว (แผ่นโลหะผสมขนาด 100 มิลลิเมตร × 100 มิลลิเมตรที่คั่นอยู่ระหว่างชั้นของเซรามิกสองชั้น) สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 25 วัตต์.
บริษัทดังกล่าวยังกล่าวอีกว่า เซิร์ฟเวอร์ที่บรรจุชั้นของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดนี้กว่า 200 หน่วยได้ถูกนำไปใช้ในรัฐแคลิฟอร์เนียสำหรับหลายองค์กรรวมทั้งอีเบย์, Google, Yahoo, และ Wal-Mart.

เทคโนโลยี

เดอะบลูมเซิร์ฟเวอร์ใช้แผ่นเซรามิกสีขาวบาง (ขนาดกว้างยาว 100 × 100 มิลลิเมตร) ที่ทำจากชิ้นส่วนที่พบในทรายตามหาดทรายทั่วไป. แต่ละแผ่นจะถูกเคลือบด้วยหมึกสีเขียวที่มีนิกเกิลออกไซด์บนด้านหนึ่งเพื่อสร้างเป็นขั้วบวกและหมึกสีดำอีกด้านหนึ่ง (อาจจะเป็น manganite strontium แลนทานัม) บนด้านแคโทด. ตามข่าวของซานโฮเซเมอร์คิวรี, "เทคโนโลยีลับของบลูมเห็นได้ชัดว่าอยู่ในหมึกสีเขียวที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะที่ทำหน้าที่เป็นขั้วบวกและหมึกสีดำที่ทำหน้าที่เป็นแคโทด ... " แต่ในความเป็นจริงวัสดุเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางในสนามของ SOFCs. "แบบมีสาย" ได้รายงานว่าส่วนผสมลับอาจจะเป็นเซอร์โคเนีย เสถียรด้วย yttria ที่ขึ้นอยู่กับสิทธิบัตรของสหรัฐที่ได้อนุญาตให้บลูมในปี 2009; แต่สารนี้ยังเป็นหนึ่งในวัสดุอิเล็กโทรไลท์ที่พบมากที่สุดในสนาม. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 20080261099, ที่ได้มอบหมายให้บริษัท Bloom Energy คอร์ปอเรชั่น, กล่าวว่า "อิเล็กโทรไลท์ประกอบด้วยเซอร์โคเนีย เสถียรด้วย yttria และเซอร์โคเนีย เสถียรด้วย Scandia, เช่น เซอร์โคเนีย ที่มีความเสถียรด้วย Scandia Ceria". ScSZ มีการนำไฟฟ้าที่สูงกว่า YSZ ที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า, ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่มากกว่าและความน่าเชื่อถือที่สูงกว่าเมื่อถูกใช้เป็นอิเล็กโทรไลท์. Scandia เป็น scandium oxide (Sc₂O₃ ) ซึ่งเป็นออกไซด์แบบ transition metal ที่มีราคาระหว่าง 1,400 เหรียญและ 2,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัมในรูปแบบที่บริสุทธิ์ 99.9%. ผลผลิตทั่วโลกประจำปีในปัจจุบันของ scandium มีน้อยกว่า 2,000 กิโลกรัม, ส่วนใหญ่ของ 5,000 กิโลกรัมที่ใช้เป็นประจำทุกปีมาจากกองสต็อกในยุคโซเวียต.
เพื่อประหยัดเงิน, Bloom Energy Server ใช้แผ่นโลหะผสมราคาไม่แพงสำหรับเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวนำไอออนเร็วทำด้วยเซรามิกสองแผ่น. ในการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงที่อุณหภูมิต่ำ, แพลทินัมจะถูกใช้ที่แคโทด

ประวัติความเป็นมา

ในเดือนตุลาคมปี 2001 ซีอีโอ KR Sridhar ได้พบกับ จอห์น ดัวร์ จากบริษัทร่วมทุน Kleiner Perkins. Sridhar ต้องการมากกว่า $ 100 ล้านเพื่อเริ่มต้นบริษัท. บลูมอิเนอร์ยีในที่สุดก็ได้รับเงินทุนเริ่มต้น $ 400 ล้านจากการร่วมทุนในกิจการที่รวมทั้ง Kleiner Perkins และ Vinod Khosla.
บริษัทนี้, เดิมเรียกว่าไอออนอเมริกา, เปลี่ยนเป็นบลูมอิเนอร์ยีในปี 2006.
Sridhar ให้เครดิตกับลูกชายวัยเก้าปีของเขาสำหรับชื่อนี้, บอกว่าลูกชายของเขาเชื่อว่างาน, ชีวิต, สิ่งแวดล้อม, และเด็กๆจะบานสะพรั่ง(บลูม). ไมเคิล อา บลูมเบิร์ก ปรากฏตัวในงานเปิดตัวโดยวิดีโอลิงค์. เครือข่ายข่าวธุรกิจของบลูมเบิร์กได้นำเสนองานเปิดตัวครั้งนั้น, แต่ให้ความสำคัญทุกๆคำพูดให้กับ "บลูมอิเนอร์ยี".
ซีอีโอให้สัมภาษณ์สื่อ (นิตยสาร Fortune) เป็นครั้งแรกในปี 2010, แปดปีหลังจากก่อตั้ง บริษัท, เพราะแรงกดดันจากลูกค้าของเขา. ไม่กี่วันต่อมาเขาได้อนุญาตให้ เลสลีย์ สตอห์ ของโปรแกรมข่าวซีบีเอส 60 นาที เพื่อดูโรงงาน. วันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2010 บริษัท ฯ ได้จัดงานแถลงข่าวต่อสื่อมวลชนเป็นครั้งแรก.
ลูกค้าของบลูมอิเนอร์ยีที่รู้จักกันดีได้แก่ Walmart, Staples, AT & T, Adobe, CocaCola, eBay, Google, ธนาคารแห่งอเมริกา, FedEx, Life Technologies และเซฟเวย์.

ค่าอุปกรณ์

ค่าใช้จ่ายในปัจจุบันของแต่ละ 100 กิโลวัตต์ของบลูมอิเนอร์ยีเซิร์ฟเวอร์ที่ทำด้วยมือคือ $ 700,000- $ 800,000. ในปี 2010 บริษัทได้ประกาศแผนการสำหรับบลูมเซิร์ฟเวอร์ขนาดที่ใช้ตามบ้านที่มีขนาดเล็กที่ราคาต่ำกว่า $ 3,000. บลูมประมาณขนาดของเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้ตามบ้านที่ขนาด 1 กิโลวัตต์, แม้ว่าคนอื่นๆแนะนำที่ 5 กิโลวัตต์.
ค่าใช้จ่ายด้านทุน (ราคาเครื่อง) จะเป็น $ 7-8 ต่อวัตต์.
ตามข่าวของนิวยอร์กไทม์ส (บล็อกสีเขียว), เมื่อต้นปี 2011 "... บลูมอิเนอร์ยี ... เปิดตัวบริการเพื่อให้ลูกค้าสามารถที่จะซื้อไฟฟ้าที่เกิดจากเซลล์เชื้อเพลิงได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายด้านทุนในการจัดซื้ออุปกรณ์ราคาหกหลัก .... ภายใต้การให้ของ'บลูมอิเล็กตรอนเซอร์วิส', ลูกค้าเซ็นสัญญา 10 ปีเพื่อซื้อไฟฟ้าที่ผลิตโดยบลูมอิเนอร์ยีเซิร์ฟเวอร์ในขณะที่บริษัทจะยังคงรักษาความเป็นเจ้าของของเซลล์เชื้อเพลิงและรับผิดชอบการบำรุงรักษาพวกมัน .... 'เราสามารถที่จะบอกกับลูกค้าว่า 'คุณไม่ต้องจ่ายเงินตั้งแตแรก, คุณเพียงแค่จ่ายเฉพาะสำหรับอิเล็กตรอนที่คุณใช้และมันเป็นเรื่องดีสำหรับกระเป๋าเงินของคุณและดีสำหรับโลก' ' [ซีอีโอ KR Sridhar] กล่าว".

ค่าใช้งาน

เมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2010, Sridhar อ้างว่าอุปกรณ์ของเขาผลิตไฟฟ้าที่ราคา 8-10 เซนต์/กิโลวัตต์ (2.5-3.2 บาท/กิโลวัตต์) โดยใช้ก๊าซธรรมชาติ, ถูกกว่าราคาไฟฟ้าของวันนี้ในบางส่วนของสหรัฐอเมริกา, เช่นแคลิฟอร์เนีย. ประหยัดค่าใช้จ่ายได้ยี่สิบเปอร์เซนต์, ขึ้นอยู่กับการหลีกเลี่ยงการสูญเสียเนื่องจากการถ่ายโอนพลังงานอันเป็นผลมาจากการใช้กริดพลังงาน.
บลูมพลังงานอ้างว่ากำลังพัฒนาสัญญาซื้อขายไฟฟ้าที่จะขายไฟฟ้าที่ผลิตจากกล่อง, แทนที่จะขายแต่กล่องอย่างเดียว, เพื่อช่วยแก้ปัญหาความกลัวของลูกค้าเกี่ยวกับการบำรุงรักษา, ความน่าเชื่อถือ, และค่าใช้จ่ายในการขอรับบริการของกล่อง.
ณ ปี 2010, สิบห้าเปอร์เซนต์ของการใช้พลังงานที่อีเบย์ถูกสร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีของบลูม; หลังการจูงใจจากมาตรการภาษีที่ครอบคลุมครึ่งหนึ่งของค่าใช้จ่ายด้านเงินทุน. อีเบย์คาดว่าจะได้ "ระยะเวลาคืนทุนสามปี" สำหรับอีกครึ่งหนึ่งที่เหลือ, บนพื้นฐานของค่าใช้จ่ายไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ที่ $ 0.14/kWh ของแคลิฟอร์เนีย.

การติดตั้ง

บริษัทกล่าวว่า บลูมอิเนอร์ยีเซิร์ฟเวอร์ขนาด 100 กิโลวัตต์เครื่องแรกถูกส่งไปยัง Google ในเดือนกรกฎาคม 2008. เซิร์ฟเวอร์ดังกล่าว 4 ตัวมีการติดตั้งที่สำนักงานใหญ่ของ Google, ซึ่งกลายเป็นลูกค้ารายแรกของบลูมอิเนอร์ยี. ที่อื่นอีกห้ากล่อง ผลิตได้ถึง 500 กิโลวัตต์ติดตั้งที่อีเบย์สำนักงานใหญ่รัฐแคลิฟอร์เนีย. บลูมอิเนอร์ยีระบุว่าลูกค้าของพวกเขารวมถึง Staples (300 กิโลวัตต์ - ธันวาคม 2008), วอลมาร์ท (800 กิโลวัตต์ - มกราคม 2010), FedEx (500 กิโลวัตต์), บริษัท Coca-Cola (500 กิโลวัตต์), และธนาคารแห่งอเมริกา (500 กิโลวัตต์). แต่ละแห่งที่ติดตั้งนี้ตั้งอยู่ในรัฐแคลิฟอร์เนีย.

หน่วยแบบพกพา

Sridhar ประกาศแผนการที่จะติดตั้งบลูมอิเนอร์ยีเซิร์ฟเวอร์ในประเทศโลกที่สาม. อดีตประธานคณะเสนาธิการร่วม โคลิน พาวเวล, ตอนนี้เป็นสมาชิกของคณะกรรมการบลูมอิเนอร์ยี, กล่าวว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบลูมอิเนอร์ยีจะเป็นประโยชน์กับทหารเพราะพวกมันมีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพมากขึ้นและสร้างความร้อนน้อยกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดั้งเดิม.

ความเป็นไปได้

เทคโนโลยีของเซิร์ฟเวอร์บลูมอิเนอรฺ์ยีจะขึ้นอยู่กับการวางซ้อนเซลล์เชื้อเพลิงขนาดเล็กที่ทำงานประสานกัน. วิธีการของบลูมอิเนอร์ยีในการนำเซลล์เชื้อเพลิงมาวางซ้อนกันทำให้แต่ละแผ่นเซลล์ที่จะขยายและหดตัวในอัตราเดียวกันที่อุณหภูมิสูง. อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์แข็งอื่นๆได้มีการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นของอัตราการขยายตัวที่แตกต่างกันของเซลล์ในอดีตที่ผ่านมา. สกอตต์ Samuelsen แห่งศูนย์วิจัยเซลล์เชื้อเพลิงแห่งชาติ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เมือง Irvine ตั้งคำถามเกี่ยวกับอายุการดำเนินงานของเซิร์ฟเวอร์บลูม. "ณ จุดนี้, บลูมมีศักยภาพที่ดี, แต่พวกเขายังต้องแสดงให้เห็นว่าพวกเขาได้สนองความต้องการของความน่าเชื่อถือ". ผู้เชี่ยวชาญของห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอเรนซ์เบิร์กลีย์ ไมเคิล ทัคเกอร์ อ้างว่า "เพราะพวกมันทำงานที่อุณหภูมิสูง, พวกมันจึงสามารถยอมรับเชื้อเพลิงอื่นๆ เช่นก๊าซธรรมชาติและก๊าซมีเทน, และนั่นเป็นการได้เปรียบอย่างมหาศาล ... ข้อเสียคือว่าพวกมันสามารถแตกสลายในขณะที่พวกมันร้อนหรือเย็น".
นักร่วมทุน จอห์น ดัวร์ แก้ข้อกล่าวหาว่าเซิร์ฟเวอร์พลังงานของบลูมมีราคาถูกกว่าและสะอาดกว่ากริด (ไฟฟ้า). ผู้เชี่ยวชาญที่ Gerson Lehrman Group เขียนว่า, ถ้าการสูญเสียในสายส่งกระแสไฟฟ้าของวันนี้อยู่ที่ประมาณ 7% และโรงไฟฟ้​​าพลังงานก๊าซขนาดยูทิลิตี้มีประสิทธิภาพที่ 33-48%, เซิร์ฟเวอร์พลังงานบลูมจะมีประสิทธิภาพถึงสองเท่าของโรงไฟฟ้​​าใช้ก๊าซ. นิตยสารฟอร์จูนระบุว่า "บลูมยังไม่ได้บอกค่าใช้จ่ายของบลูมบ๊อกว่าเป็นเท่าไรในการดำเนินการต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง" และประมาณการว่าก๊าซธรรมชาติมากกว่าก๊าซชีวภาพที่จะเป็นแหล่งเชื้อเพลิงหลัก. ผู้สื่อข่าว AP โจนาธาน Fahey ในนิตยสารฟอร์บเขียน: "พวกเราจะตกหลุมนี้อีกครั้งจริงหรือ? ทุกๆบริษัทเทคโนโลยีสะอาดในโลกบอกว่าพวกมันสามารถผลิตพลังงานสะอาดด้วยราคาถูก, ยังไม่มีใครทำได้สักคน. เงินอุดหนุนหรือฉันทานุมัติของรัฐบาลทำให้อุตสาหกรรมทั่วโลกทำอะไรได้ไม่มีข้อจำกัด. ส่งมันให้กับบลูม, บริษัทได้มีการจัดการที่จะเจาะเข้าไปในเครื่องเหลือเชื่อเหมือนไม่มีบริษัทเทคโนโลยีสะอาดอื่นๆในความทรงจำ".

ประสิทธิภาพ

บลูมอ้างว่ามีประสิทธิภาพการแปลงอยู่ที่ประมาณ 50%. โรงไฟฟ้​​ากังหันก๊าซความร้อนร่วมที่ทันสมัย​​ (CCGT) สามารถทำประสิทธิภาพโดยรวมได้ถึง 60% โดยใช้กระบวนการหลายขั้นตอน. Sridhar ระบุว่าผลิตภัณฑ์ของบลูมแปลงพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานไฟฟ้าในขั้นตอนเดียว, ทำให้มีประสิทธิภาพด้านเชื้อเพลิงมากกว่าโรงไฟฟ้​​าใช้ก๊าซในปัจจุบันและช่วยลดการสูญเสียในสายส่ง/การกระจายโดยการผลิตพลังงาน ณ จุดใช้งาน.
แต่ละเซิร์ฟเวอร์พลังงานของบลูมให้กำลังงาน 100 กิโลวัตต์, มากพอที่จะตอบสนองความต้องการของ baseload ที่มีเฉลี่ย 100 ครัวเรือนหรืออาคารสำนักงานขนาดเล็ก. การใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยต่อเดือนสำหรับลูกค้าที่อยู่อาศัยของยูทิลิตี้ของสหรัฐเป็น 958 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อเดือนในระหว่างปี 2011.
Sridhar กล่าวว่ากล่องมีช่วงชีวิต 10 ปี แม้ว่านั่นอาจรวมถึงการเปลี่ยนเซลล์ในช่วงเวลานั้น. ซีอีโอของอีเบย์กล่าวว่าเซิร์ฟเวอร์พลังงานของบลูมได้ประหยัดให้บริษัท 100,000 ดอลลาร์ในค่าไฟฟ้าตั้งแต่พวกมันถูกติดตั้งในกลางปี​​ 2009, ผู้ให้การสนับสนุนของนิตยสารฟอร์จูน พอล คีแกน เรียกตัวเลขนั้นว่า "ไม่มีความหมายโดยไม่มีรายละเอียดให้ดูว่าเขาได้ตัวเลขนั้นมาได้อย่างไร".

การแข่งขัน

นักวิเคราะห์จาก Gerson Lehrman Group เขียนว่า GE ยกเลิกกลุ่มของเซลล์เชื้อเพลิงเมื่อห้าปีที่แล้วและซีเมนส์ก็เกือบยกเลิกของพวกเขาเหมือนกัน. GE Power Conversion กำลังทำการวิจัยพลังงานไฮบริดด้วย SOFC. ยูไนเต็ดเทคโนโลยีส์เป็นกลุ่มบริษัทขนาดใหญ่เดียวเท่านั้นที่มีเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงที่แข่งขันได้. โตชิบามีเทคโนโลยีที่จะให้พลังงานสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก, แต่ไม่ได้ใกล้เคียง.
Sprint เป็นเจ้าของ 15 สิทธิบัตรในเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและกำลังใช้ 250 เซลล์เชื้อเพลิงเพื่อให้พลังงานสำรองสำหรับการดำเนินงานของตัวเอง. Sprint ได้ใช้พลังงานเซลล์เชื้อเพลิงมาตั้งแต่ปี 2005. ในปี 2009 โปรแกรมเซลล์เชื้อเพลิงของ Sprint ได้รับงานมูลค่า $ 7.3 ล้าน จากกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกาที่จะขยายความจุของถังไฮโดรเจนของเซลล์เชื้อเพลิงจากการสำรองพลังงาน 15 ชั่วโมงเป็น 72 ชั่วโมง. Sprint จับคู่กับ ReliOn และ Altergy สำหรับผลิตเซลล์เชื้อเพลิง, และกับ Air Products เพื่อเป็นผู้จำหน่ายไฮโดรเจน. บริษัทเซลล์เชื้อเพลิงเยอรมัน P21 ได้กำลังทำงานในโครงการที่คล้ายกันเพื่อจัดหาพลังงานไฟฟ้าสำรองสำหรับการดำเนินงานโทรศัพท์มือถือ. ยูไนเต็ดเทคโนโลยีทำเซลล์เชื้อเพลิงที่ต้นทุน $ 4,500 ต่อกิโลวัตต์.
ในเดือนตุลาคมปี 2009 กระทรวงพลังงานให้เกือบ $ 25 ล้านเป็นทุนสำหรับการวิจัยและพัฒนาของเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์.
ในเดือนตุลาคม 2012 รัฐบาลสหรัฐได้ให้รางวัลแก่บลูมพลังงาน $ 70,710,959 ตามมาตรา 1603 ของโปรแกรมรางวัลพลังงาน.
คู่แข่งรายหนึ่งอ้างว่ากล่องบลูมใช้ "อิเล็กโทรไลท์อย่างหนา" ที่ต้องใช้อุณหภูมิที่ 900 องศาเซลเซียสเพื่อเอาชนะความต้านทานไฟฟ้า. แทนที่จะทำอย่างนั้น เซลล์เชื้อเพลิง Topsoe และ Ceres Power ใช้เทคโนโลยี "ขั้วบวกอย่างหนา" ที่ช่วยให้ทำงานได้ที่อุณหภูมิเย็นกว่า. Ceres มีโปรแกรมสี่ปีในการติดตั้ง 37,500 หน่วยในบ้านของลูกค้าของบริติชแก๊สของสหราชอาณาจักร.
ผลิตภัณฑ์ในขนาดที่พอจะเปรียบเทียบกันได้ของ Ballard Power จะขึ้นอยู่กับเซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน. เครื่องขนาด 150 กิโลวัตต์ของบัลลาร์ดมีวัตถุประสงค์สำหรับการใช้งานเคลื่อนที่เช่นรถโดยสารในเขตเทศบาลเมือง, ในขณะที่มีขนาดใหญ่ของพวกเขา, ระบบอยู่กับที่ขนาด 1 เมกะวัตต์ถูกตั้งค่าจากการวางเป็นแถวของขนาด 11 กิโลวัตต์หลายๆตัว.
อีกคู่แข่งหนึ่งในยุโรปและออสเตรเลียคือ Ceramic Fuel Cells. เขาอ้างว่ามีประสิทธิภาพถึง 60% สำหรับหน่วยไฟฟ้าอย่างเดียว; เซลล์เชื้อเพลิงเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่หมุนออกจาก CSIRO ของออสเตรเลีย.