ブルームエネルギーサーバー

ブルーム・エナジー・サーバーまたはブルーム・ボックスは、カリフォルニア州サニーベールのブルーム・エナジー社が製造する固体酸化物燃料電池（SOFC）発電機で、生物資源から生成される液体または気体の炭化水素^[1]を含むさまざまな入力燃料を使用して、使用場所またはその近くで電気を生成します。 ^{[2] [3]} 1,800°F（980°C）までの温度に耐えます。^[4]同社によると、単一のセル（3つのセラミック層で構成される100mm×100mmのプレート1枚）は25ワットを生成します。^[5]

燃料電池の耐用年数はおよそ 10 年です。燃料費の予測に基づくと、この装置を購入した人にとっての「損益分岐点」は約 8 年です。このセルの技術は、電力を生成するために再生不可能なエネルギー源に依存し続けており、水素燃料電池ではないため、動作中に二酸化炭素(重要な 温室効果ガス)を依然として排出します。

2011年にブルームは、グーグル、ヤフー、ウォルマートなどの企業向けに200台のサーバーがカリフォルニアに配備されていると述べた。^[6]

ブルーム エナジー サーバーは、100 × 100 mm サイズの薄い白いセラミック プレートを使用します。^[7] 各プレートの片面には緑色の酸化ニッケルベースのインクが塗布され、これが陽極を形成し、陰極側には別の黒色のインク (おそらくランタン ストロンチウム マンガナイト) が塗布されています。^{[8] [9]} Wired は、2009 年にブルームに付与された米国特許 7572530に基づき、秘密の成分はイットリア安定化ジルコニアである可能性があると報告しました。この材料はまた、この分野で最も一般的な電解質材料の 1 つです。 ^{[10]ブルーム エナジー コーポレーションに付与された}米国特許出願 20080261099には、「電解質にはイットリア安定化ジルコニアとスカンジア安定化ジルコニア(スカンジア セリア安定化ジルコニアなど) が含まれます」と記載されています。ScSZ は低温でYSZよりも伝導率が高く、電解質として使用した場合の効率と信頼性が向上します。スカンジアは酸化スカンジウム( Sc)   
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₃) は遷移金属 酸化物で、純度 99.9% の状態で 1 キログラムあたり 1,400 ～ 2,000 米ドルの費用がかかります。現在、スカンジウムの世界年間生産量は 2,000 キログラム未満です。年間使用される 5,000 キログラムのほとんどは、ソビエト時代の備蓄から供給されています。^{[引用が必要]}

コスト削減のため、ブルームエネルギーサーバーは2枚のセラミック高速イオン伝導板間の電気伝導に安価な金属合金板を使用しています。競合する低温燃料電池では、カソードにプラチナが必要です。 ^[8]

手作りの100kWブルームエネルギーサーバーの現在のコストは^{、 1台あたり70万～80万ドルです。2010年に同社は、3,000ドル以下の価格の小型の家庭用ブルームサーバーの計画を発表しました。 [ 8]} ブルームは家庭用サーバーのサイズを1kWと見積もっていましたが、5kWを推奨する人もいました。^[11]資本コストは1ワットあたり7～8ドルです。^[12]

ニューヨークタイムズ（グリーンブログ）によると、2011年初頭に「ブルームエナジーは、6桁の装置を購入する資本コストを負担することなく、燃料電池で発電した電気を顧客が購入できるサービスを発表しました。ブルームエレクトロンサービスでは、顧客はブルームエナジーサーバーで発電した電気を購入する10年契約を結び、燃料電池の所有権とメンテナンスの責任は同社が保持します。「私たちは顧客に『前払いのお金は必要ありません。使用した電子に対してのみ支払います。お財布にも地球にも良いことです』と伝えることができます」と[CEO KR スリダール]は述べています。」^[13]

2010年2月24日、スリダールは、彼の装置は天然ガスを使用して0.08～0.10ドル/kWhで電気を生み出しており、カリフォルニアなど米国の一部地域の電気料金よりも安いと主張した。^{[14] [15]}コスト削減の20％は、エネルギーグリッドの使用から生じる転送損失を回避することに依存している。^[11]

2010年、ブルーム・エナジーは、ボックスのメンテナンス、信頼性、サービス費用に関する顧客の懸念に対処するため、ボックス自体を販売するのではなく、ボックスで生産された電力を販売するための電力購入契約を開発していると主張した。[16]デルマーバ・パワーは2012年から2033年までの21年間の契約で、16セント/kWhで発電するブルーム・ボックスを123台保有している。 ^{[ 17]}

2010年時点で、eBayが消費する電力の15%はブルーム・エナジー・サーバーの使用によって生成されました。当時、初期費用を実質的に半減させた税制優遇措置を考慮した後、eBayはカリフォルニア州の商用電力の当時のコストである1kWhあたり0.14ドルに基づいて、3年間で投資回収できると予想していました。^[18]

同社によれば、最初の100kWブルームエネルギーサーバーは2008年7月にグーグルに出荷された。^[19] 4台のサーバーがグーグル本社に設置され、同社がブルームエネルギーの最初の顧客となった。^[16] 5台のボックス^{[1]の別の設置は、カリフォルニア州の}eBay本社で最大500kWを生産している。 ^[16] ブルームエネルギーは、顧客にステープルズ（300kW - 2008年12月）、^[20] ウォルマート（800kW - 2010年1月）、^[21] フェデックス（500kW）、^[22] コカコーラ社（500kW）^[23]バンクオブアメリカ（500kW）^{[24] [25]}などがあると述べた。

2014年にカリフォルニア州サニーベールのヤフー本社に設置された1メガワットのブルームボックス燃料電池システムは、「ヤフーのキャンパス内の建物に供給される電力の3分の1を供給する」ように設計されている。^[26]

ストップ＆ショップスーパーマーケット社は2015年に250kWのシステムを発表し、2020年にはブルームエネルギーサーバーを使用してマサチューセッツ州とニューヨーク州の40店舗を「マイクログリッド」に構成する計画を発表しました。^[27]

シュリダールは、第三世界の国々にブルームエネルギーサーバーを設置する計画を発表した。^[28] 元統合参謀本部議長で現在はブルームエネルギーの取締役を務めるコリン・パウエル氏は、ブルームエネルギーの発電機は従来の発電機よりも軽量で効率が良く、発熱量も少ないため、軍隊にとって有用であると語った。^[29]

ブルーム・エナジー・サーバーは、小さな燃料電池を積み重ねて連動させる。^{[7] [30]}ブルーム・エナジーの燃料電池スタックの組み立て方法は、個々のプレートが高温で同じ速度で膨張および収縮することを可能にする。^[7]しかし、他の固体酸化物燃料電池メーカーは、過去にセルの膨張率が異なる問題を解決した。^[9]カリフォルニア大学アーバイン校国立燃料電池研究センター のスコット・サミュエルセンは、ブルーム・サーバーの運用寿命に疑問を呈した。「現時点では、ブルームは優れた可能性を秘めていますが、信頼性の基準を満たしていることはまだ実証されていません。」^[30] ローレンス・バークレー国立研究所の専門家マイケル・タッカーは、「高温で動作するため、天然ガスやメタンなどの他の燃料を受け入れることができ、これは大きな利点です...欠点は、加熱または冷却中に破損する可能性があることです。」と主張した。^[30]

ベンチャーキャピタリストのジョン・ドーアは、ブルーム・エナジー・サーバーは電力網よりも安価でクリーンだと主張した。^{[1] [15]}ガーソン・レーマン・グループの専門家は、現在の送電ロスが約7%で、公共施設規模のガス火力発電所の効率が33～48%であることを考えると、ブルーム・エナジー・サーバーはガス火力発電所の最大2倍の効率があると書いている。^[2] フォーチュンは、「ブルームは、ブルーム・ボックスのキロワット時あたりの運用コストに関する数字をまだ発表していない」と述べ、バイオガスではなく天然ガスが主な燃料源になると見積もっている。^[31] APの記者ジョナサン・フェイヒーはフォーブス誌で、「私たちは本当にまた騙されているのだろうか？地球上のすべてのクリーンテクノロジー企業は、クリーンエネルギーを安価に生産できると言っているが、実際にできる企業は1社もない。政府の補助金や義務付けが、世界中の業界全体を支えている。ブルームは、記憶に残る他のどのクリーンテクノロジー企業よりも誇大宣伝マシンを利用することに成功した。^[32]

ブルームは、変換効率が約50％、^[33]または新品の場合は最大65％であると主張しています。^[17]現代の複合サイクルガスタービン発電所（CCGT）は60％の全体効率に達することができ、コジェネレーション（電気と地域暖房）は95％以上の効率を達成できます。 スリダールは、ブルームの製品は化学エネルギーを電気エネルギーにワンステップで変換し、現在のガス火力発電所よりも燃料効率が高く、使用場所で電力を生成することで送電/配電損失を削減すると述べました。^[34]

ブルームエナジーサーバーES5700は1台あたり200kWの電力を供給できると言われており、これは平均的な家庭160軒またはオフィスビル1棟のベースロード需要に匹敵する。^[35] 2012年の米国の住宅電力会社の月間平均電力消費量は903kWh/月（平均負荷1.24kW）であった。^[36]

スリダールは、ボックスの寿命は10年であると述べたが^[15] 、その期間中にセルを交換する必要があるかもしれない。^[17] eBayのCEOは、ブルームエネルギーサーバーは2009年半ばに設置されて以来、同社の電気代を10万ドル節約したと述べている。 ^[8]フォーチュン誌の寄稿者ポール・キーガンは、その数字を「彼がどうやってその数字にたどり着いたかの詳細がなければ意味がない」と呼んでいる。^[31]

最大の欠点は、動作温度が高いため起動時間が長くなり、機械的および化学的適合性の問題が発生することです。

将来コストが50%削減されると仮定すると、200kWユニットの最良のシナリオは、現在の100kWユニットと同等の資本（設置）コスト、つまり約80万ドルになるだろうと主張することもできる。平均電力価格100ドル/MWh、天然ガス価格3ドル/ MMBtu（10ドル/MWh）を使用し、燃料とは別に年間6%の保守/運用コストを想定すると、公表されている性能数値に基づくと、この装置の損益分岐期間は8年以上となる。^[37]

電力網が緊急バックアップとして機能するため、バックアップ発電機は不要になるため、長期的なコストの考慮は異なります。発電機の保守や交換が不要になると、損益分岐期間が短縮されます。

ガーソン・レーマン・グループのアナリストは、GEは5年前に燃料電池グループを解体し、シーメンスもほぼ解体したと書いている。^[2] GEパワー・コンバージョンはSOFCパワーハイブリッドを研究している。^[38] ユナイテッド・テクノロジーズは競争力のある燃料電池技術を持つ唯一の大企業である。 ^[2] 東芝は地域ではなく小型機器にエネルギーを供給する技術を持っている。^[2]

スプリントは水素燃料電池に関する特許を15件所有しており、250個の燃料電池を使用して業務のバックアップ電源を供給している。スプリントは2005年から燃料電池電力を使用している。2009年、スプリントの燃料電池プログラムは、燃料電池タンクの水素容量を最大15時間のバックアップ電源から72時間に拡張するために、米国エネルギー省から730万ドルの助成金を受けた。 ^[39]スプリントは、燃料電池の製造でReliOnおよびAltergyと提携し、水素サプライヤーとしてAir Products and Chemicalsと提携した。ドイツの燃料電池会社P21は、携帯電話業務のバックアップ電源を供給する同様のプロジェクトに取り組んでいる。^[40] ユナイテッドテクノロジーズは、 1キロワットあたり4,500ドルの燃料電池を製造している。

2009年10月、エネルギー省は太陽燃料の研究開発に約2,500万ドルの助成金を交付した。^{[10] [41]}

2012年10月、米国政府は、第1603条エネルギー助成プログラムに基づき、ブルーム・エナジーに70,710,959ドルを授与した。^[42]

競合他社は、ブルームボックスは電気抵抗を克服するために900℃の温度を必要とする「厚い電解質」を使用していると主張した。Topsoe Fuel Cell ^[43]とCeres Powerは代わりに「厚い陽極」技術を採用し、より低温での動作を可能にした。Ceresは、英国のBritish Gasの顧客の家庭に37,500台のユニットを設置する4年間のプログラムを持っている。^[44]

Ballard Powerの同等規模の製品は、プロトン交換膜燃料電池をベースにしています。Ballardの150kWユニットは、市営バスなどの移動用途を目的としており、^[45]一方、より大きな1MWの固定システムは、11kWのビルディングブロックのバンクで構成されています。^[46]

ヨーロッパとオーストラリアのもう一つの競合企業はセラミック燃料電池である。同社は電力専用ユニットの効率が60%であると主張している。この燃料電池はオーストラリアのCSIROから派生した技術に基づいている。^[47]

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