L'elettrolisi dell'acqua è un metodo relativamente conveniente per produrre idrogeno. La corrente continua proveniente da un armadio raddrizzatore viene fatta passare attraverso una cella elettrolitica riempita di elettrolita. Le molecole d'acqua subiscono una reazione elettrochimica agli elettrodi, decomponendosi in idrogeno e ossigeno. L'armadio raddrizzatore è un'apparecchiatura chiave nel processo di produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua e la sua compatibilità è estremamente importante. Un sistema raddrizzatore completo include un armadio raddrizzatore a controllo digitale, un trasformatore raddrizzatore (talvolta installato all'interno dell'armadio) e sensori CC. Viene in genere installato in ambienti chiusi, raffreddato ad acqua pura e ha tensioni di ingresso di 10 kV, 380 V, ecc.
Introduzione alle apparecchiature di raddrizzamento a tiristori per l'elettrolisi dell'idrogeno
I. Applicazioni
Questa serie di armadi raddrizzatori è utilizzata principalmente in vari tipi di apparecchiature raddrizzatrici e sistemi di controllo automatizzati per l'elettrolisi di metalli non ferrosi come alluminio, magnesio, manganese, zinco, rame e piombo, nonché sali di cloruro. Può essere utilizzata anche come alimentatore per carichi simili.
II. Caratteristiche principali del mobiletto
1. Tipo di collegamento elettrico: generalmente selezionato in base alla tensione CC, alla corrente e alle tolleranze armoniche della rete, con due categorie principali: ponte a doppia stella e ponte trifase e quattro diverse combinazioni, tra cui collegamenti a sei impulsi e dodici impulsi.
2. I tiristori ad alta potenza vengono utilizzati per ridurre il numero di componenti paralleli, semplificando la struttura del cabinet, riducendo le perdite e facilitando la manutenzione.
3. I componenti e le barre collettrici in rame a fusione rapida utilizzano profili di circuito dell'acqua circolante appositamente progettati per una dissipazione ottimale del calore e una maggiore durata dei componenti.
4. Il montaggio a pressione dei componenti adotta un design tipico per sollecitazioni bilanciate e fisse, con doppio isolamento.
5. I tubi dell'acqua interni utilizzano tubi in plastica morbida trasparente rinforzata importata, resistenti sia alle temperature calde che fredde e con una lunga durata.
6. I rubinetti dei radiatori sono sottoposti a uno speciale trattamento per resistere alla corrosione.
7. Il mobile è completamente lavorato a macchina CNC e verniciato a polvere per un aspetto esteticamente gradevole.
8. Gli armadi sono generalmente disponibili nelle tipologie da interno aperto, semi-aperto e da esterno completamente sigillato; i metodi di ingresso e uscita dei cavi sono progettati in base alle esigenze dell'utente.
9. Questa serie di armadi raddrizzatori adotta un sistema di controllo digitale industriale per consentire all'apparecchiatura di funzionare senza problemi.
Specifiche di tensione:
16 V 36 V 75 V 100 V 125 V 160 V 200 V 315 V
400 V 500 V 630 V 800 V 1000 V 1200 V 1400 V
Specifiche attuali:
300A 750A 1000A 2000A 3150A
5000A 6300A 8000A 10000A 16000A
20000A 25000A 31500A 40000A 50000A
63000A 80000A 100000A 120000A 160000A
Ecco le sue caratteristiche principali:
1. Efficienza estremamente elevata e "Conversione elettro-idrogeno" Prestazioni
L'efficienza è fondamentale: i costi dell'elettricità rappresentano il 70-80% del costo dell'elettrolisi dell'idrogeno. Pertanto, ogni aumento dello 0,1% dell'efficienza di conversione del raddrizzatore si traduce in un significativo risparmio sui costi operativi. L'efficienza deve essere in genere pari al 98,5%, con modelli avanzati che superano il 99%.
Basso fattore di ripple: la potenza CC in uscita dovrebbe essere la più bassa possibile, con un fattore di ripple estremamente basso. Un'eccessiva ondulazione CA ridurrà l'efficienza dell'elettrolizzatore, aumenterà le reazioni collaterali e potrebbe influire sulla durata degli elettrodi. Ciò richiede maggiori requisiti per le tecnologie di rettifica (come la rettifica multifase e la tecnologia PWM).
2. Gamma di regolazione della potenza ultra-ampia e capacità di risposta rapida
Adattamento alle fluttuazioni delle energie rinnovabili: questa è una delle differenze più significative rispetto ai tradizionali quadri raddrizzatori. Per funzionare con fonti di energia fluttuanti come l'energia eolica e solare, il quadro raddrizzatore deve essere in grado di funzionare in modo stabile ed efficiente su un intervallo di potenza estremamente ampio (ad esempio, dal 10% al 120% della potenza nominale).
Risposta dinamica rapida: quando le risorse eoliche e solari subiscono cambiamenti improvvisi, l'armadio raddrizzatore richiede una velocità di risposta da millisecondi a secondi per regolare rapidamente la propria potenza di uscita, adattandosi ai cambiamenti energetici e ottenendo il "load follows source, " garantendo la stabilità della rete e il funzionamento efficiente del sistema di produzione di idrogeno.
3. Alto grado di intelligenza e controllo collaborativo
Integrazione profonda con l'elettrolizzatore: l'armadio raddrizzatore non è più una fonte di alimentazione indipendente, ma il cuore pulsante del sistema di produzione di idrogeno. È profondamente integrato con il sistema di gestione dell'elettrolizzatore, il sistema di purificazione dell'idrogeno e il sistema di controllo della centrale elettrica a energia rinnovabile per ottenere un'ottimizzazione collaborativa.
Molteplici modalità operative intelligenti:
Modalità di potenza costante: utilizzata quando l'alimentazione di rete è stabile.
Modalità di monitoraggio automatico del punto di alimentazione: riceve direttamente i comandi di invio di energia rinnovabile e regola automaticamente la potenza.
Modalità di gestione dell'energia: collabora con la rete e il sistema di accumulo di energia per partecipare alla riduzione dei picchi e al riempimento delle valli o alla regolazione della frequenza primaria.
Digital Twin e manutenzione predittiva: attraverso piattaforme cloud e analisi di big data, vengono eseguiti il monitoraggio in tempo reale e la valutazione dello stato delle apparecchiature per ottenere una manutenzione predittiva e ridurre i tempi di inattività non pianificati.
4. Progettazione di sicurezza e affidabilità di alto livello
Considerazioni sulla protezione antideflagrante dell'ambiente di produzione dell'idrogeno: sebbene l'armadio del raddrizzatore sia in genere installato isolato dall'elettrolizzatore, la sua progettazione deve tenere conto dei requisiti antideflagranti dell'intero impianto di produzione dell'idrogeno. La selezione dei componenti elettrici e la progettazione dell'armadio devono soddisfare rigorosi standard antideflagranti.
Sistemi di protezione ridondanti multipli:
Interbloccato con la concentrazione di idrogeno: il sistema può interrompere immediatamente l'alimentazione elettrica dell'armadio raddrizzatore quando rileva una perdita di idrogeno.
Interbloccato con temperatura, pressione e livello dell'elettrolizzatore: garantisce che l'armadio del raddrizzatore funzioni sempre entro le condizioni operative sicure dell'elettrolizzatore.
Isolamento più rapido dei guasti: previene il ritorno di fiamma dell'idrogeno o danni all'elettrolizzatore dovuti a interruzioni di corrente.
Funzionamento ininterrotto 24 ore su 24, 7 giorni su 7: la produzione di idrogeno è un processo continuo, che impone requisiti di affidabilità estremamente elevati all'armadio raddrizzatore. Il tempo medio tra guasti (MTBF) è un indicatore chiave.
5. Forte capacità di supporto della rete
Potenza di alta qualità: la tecnologia di rettifica avanzata sopprime efficacemente le armoniche, ottenendo un elevato fattore di potenza e riducendo l'inquinamento della rete. In alcuni progetti, può persino disporre di una certa capacità di compensazione della potenza reattiva, fornendo supporto alla rete elettrica.
6. Modularizzazione e scalabilità
Espansione dei blocchi di costruzione: i progetti di energia a idrogeno sono in genere realizzati in fasi. Il sistema di raddrizzamento adotta un design modulare, che consente una facile espansione aggiungendo moduli di potenza, proprio come i blocchi di costruzione, per soddisfare futuri aumenti di capacità e ridurre i costi di investimento iniziali.
Ridondanza N+X: nei progetti di produzione di idrogeno su larga scala, più moduli di potenza sono collegati in parallelo, con moduli di backup (X) configurati per ottenere manutenzione hot-swappable e ridondanza del sistema, garantendo la disponibilità dell'intero impianto di produzione di idrogeno.
Riepilogo: Posizionamento del nucleo dell'armadio raddrizzatore per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi
Rispetto ai tradizionali armadi raddrizzatori, l'armadio raddrizzatore per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi si è evoluto da un semplice alimentatore CC in un sistema di controllo e conversione dell'energia che integra tecnologia elettronica di potenza avanzata, controllo digitale intelligente e funzioni di gestione dell'energia.
Il suo valore fondamentale risiede in:
Riduzione dei costi: riduzione del consumo energetico dell'unità di produzione di idrogeno attraverso un'efficienza estrema.
Miglioramento dell'efficienza: massimizzazione dell'assorbimento di energia elettrica verde fluttuante attraverso capacità di risposta rapida e ad ampio raggio, migliorando l'efficienza operativa complessiva del sistema di produzione di idrogeno.
Garantire la sicurezza: fornire un nucleo energetico sicuro e affidabile per l'intero sistema di produzione di idrogeno.
Promuovere l'integrazione: fungendo da ponte tra l'energia rinnovabile e le applicazioni chimiche finali, è un elemento fondamentale per la costruzione di un nuovo sistema energetico.
