Armario rectificador para la producción electrolítica de hidrógeno

La electrólisis del agua es un método relativamente práctico para producir hidrógeno. Se hace pasar corriente continua desde un rectificador a través de una celda electrolítica llena de electrolito. Las moléculas de agua experimentan una reacción electroquímica en los electrodos, descomponiéndose en hidrógeno y oxígeno. El rectificador es un componente clave en el proceso de producción de hidrógeno por electrólisis del agua, y su compatibilidad es fundamental. Un sistema rectificador completo incluye un rectificador con control digital, un transformador rectificador (a veces instalado dentro del rectificador) y sensores de CC. Generalmente se instala en interiores, se refrigera con agua pura y admite tensiones de entrada de 10 kV, 380 V, etc.

Introducción a los equipos rectificadores de tiristores para la electrólisis del hidrógeno

I. Aplicaciones

Esta serie de armarios rectificadores se utiliza principalmente en diversos tipos de equipos rectificadores y sistemas de control automatizados para la electrólisis de metales no ferrosos como aluminio, magnesio, manganeso, zinc, cobre y plomo, así como de sales de cloruro. También puede utilizarse como fuente de alimentación para cargas similares.

II. Características principales del gabinete

1. Tipo de conexión eléctrica: Generalmente se selecciona en función de la tensión CC, la corriente y las tolerancias armónicas de la red, con dos categorías principales: estrella doble y puente trifásico, y cuatro combinaciones diferentes que incluyen conexiones de seis pulsos y doce pulsos.

2. Los tiristores de alta potencia se utilizan para reducir el número de componentes en paralelo, simplificando la estructura del gabinete, reduciendo las pérdidas y facilitando el mantenimiento.

3. Los componentes y las barras colectoras de cobre de fusión rápida utilizan perfiles de circuito de agua circulante especialmente diseñados para una disipación de calor óptima y una vida útil prolongada de los componentes.

4. El ajuste a presión de los componentes emplea un diseño típico para una tensión equilibrada y fija, con doble aislamiento.

5. Las tuberías internas de agua utilizan tubos de plástico blando transparente reforzado importado, resistentes a temperaturas altas y bajas, y con una larga vida útil.

6. Los grifos de los radiadores componentes se someten a un tratamiento especial para resistir la corrosión.

7. El gabinete está totalmente mecanizado por CNC y recubierto con pintura en polvo para lograr una apariencia estéticamente agradable.

8. Los armarios suelen estar disponibles en tipos interiores abiertos, semiabiertos y exteriores totalmente sellados; los métodos de entrada y salida de cables se diseñan de acuerdo con los requisitos del usuario.

9. Esta serie de gabinetes rectificadores adopta un sistema de control de disparo de control industrial digital para permitir que el equipo funcione sin problemas.

Especificaciones de voltaje:

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

Especificaciones actuales:

300A 750A 1000A 2000A 3150A

5000A 6300A 8000A 10000A 16000A

20000A 25000A 31500A 40000A 50000A

63000A 80000A 100000A 120000A 160000A

Estas son sus características principales:

1. Eficiencia extremadamente alta y rendimiento de conversión electrohidrógeno

La eficiencia es fundamental: los costos de electricidad representan entre el 70 % y el 80 % del costo de la electrólisis del hidrógeno. Por lo tanto, cada aumento del 0,1 % en la eficiencia de conversión del rectificador se traduce en un ahorro significativo en los costos operativos. Normalmente se requiere una eficiencia del 98,5 %, y los modelos avanzados superan el 99 %.

Factor de rizado bajo: La potencia de salida de CC debe ser lo más pura posible, con un factor de rizado extremadamente bajo. Un rizado de CA excesivo reduce la eficiencia del electrolizador, aumenta las reacciones secundarias y puede afectar la vida útil de los electrodos. Esto exige más de las tecnologías de rectificación (como la rectificación multifásica y la tecnología PWM).

2. Rango de ajuste de potencia ultra amplio y capacidad de respuesta rápida

Adaptación a las fluctuaciones de las energías renovables: Esta es una de las diferencias más significativas con respecto a los armarios rectificadores tradicionales. Para funcionar con fuentes de energía fluctuantes como la eólica y la solar, el armario rectificador debe ser capaz de operar de forma estable y eficiente en un rango de potencia extremadamente amplio (por ejemplo, del 10 % al 120 % de la potencia nominal).

Respuesta Dinámica Rápida: Cuando los recursos eólicos y solares experimentan cambios repentinos, el gabinete rectificador requiere una velocidad de respuesta de milisegundos a segundos para ajustar rápidamente su potencia de salida, adaptándose a los cambios de energía y logrando "load sigue a la fuente," asegurando la estabilidad de la red y el funcionamiento eficiente del sistema de producción de hidrógeno.

3. Alto grado de inteligencia y control colaborativo

Integración profunda con el electrolizador: El armario rectificador ya no es una fuente de alimentación independiente, sino el corazón del sistema de producción de hidrógeno. Está profundamente integrado con el sistema de gestión del electrolizador, el sistema de purificación de hidrógeno y el sistema de control de la planta de energía renovable para lograr una optimización colaborativa.

Múltiples modos de funcionamiento inteligentes:

Modo de potencia constante: Se utiliza cuando el suministro de la red eléctrica es estable.

Modo de seguimiento automático del punto de máxima potencia: Recibe directamente comandos de despacho de energía renovable y ajusta automáticamente la potencia.

Modo de gestión de energía: Coopera con la red y el sistema de almacenamiento de energía para participar en la reducción de picos y el llenado de valles o la regulación primaria de frecuencia.

Gemelo digital y mantenimiento predictivo: Mediante plataformas en la nube y análisis de big data, se realiza un monitoreo en tiempo real y una evaluación del estado de los equipos para lograr un mantenimiento predictivo y reducir el tiempo de inactividad no planificado.

4. Diseño de seguridad y fiabilidad de primer nivel

Consideraciones sobre protección contra explosiones en entornos de hidrógeno: Si bien el gabinete del rectificador suele instalarse aislado del electrolizador, su diseño debe tener en cuenta los requisitos de protección contra explosiones de toda la planta de producción de hidrógeno. La selección de los componentes eléctricos y el diseño del gabinete deben cumplir con estrictas normas de protección contra explosiones.

Sistemas de protección redundantes múltiples:

Enclavado con la concentración de hidrógeno: El sistema puede cortar inmediatamente el suministro eléctrico del armario rectificador al detectar una fuga de hidrógeno.

Enclavado con la temperatura, presión y nivel del electrolizador: Garantiza que el gabinete rectificador funcione siempre dentro de las condiciones de funcionamiento seguras del electrolizador.

Aislamiento de fallas más rápido: Evita el retroceso de llama del hidrógeno o daños en el electrolizador debido a fallas de energía.

Funcionamiento ininterrumpido 24/7: La producción de hidrógeno es un proceso continuo, lo que exige una fiabilidad extremadamente alta del armario rectificador. El tiempo medio entre fallos (MTBF) es un indicador clave.

5. Gran capacidad de soporte de red

Energía de alta calidad: La tecnología de rectificación avanzada suprime eficazmente los armónicos, logrando un alto factor de potencia y reduciendo la contaminación de la red. En algunos diseños, incluso puede ofrecer cierta capacidad de compensación de potencia reactiva, brindando soporte a la red eléctrica.

6. Modularización y escalabilidad

Expansión modular: Los proyectos de energía de hidrógeno se construyen normalmente por fases. El sistema rectificador adopta un diseño modular, lo que permite una fácil expansión mediante la adición de módulos de potencia, como si fueran bloques de construcción, para satisfacer futuros aumentos de capacidad y reducir los costes de inversión iniciales.

Redundancia N+X: En proyectos de producción de hidrógeno a gran escala, se conectan varios módulos de potencia en paralelo, con módulos de respaldo (X) configurados para lograr el mantenimiento y la redundancia del sistema de intercambio en caliente "online, lo que garantiza la disponibilidad de toda la planta de producción de hidrógeno.

Resumen: Posicionamiento central del gabinete rectificador para la producción de hidrógeno por electrólisis

En comparación con los gabinetes rectificadores tradicionales, el gabinete rectificador para la producción de hidrógeno por electrólisis ha evolucionado desde una simple fuente de alimentación de CC hasta un sistema de conversión y control de energía que integra tecnología electrónica de potencia avanzada, control inteligente digital y funciones de gestión de energía.

Su valor fundamental reside en:

Reducción de costes: Reducción del consumo energético de la unidad de producción de hidrógeno mediante una eficiencia extrema.

Mejora de la eficiencia: Maximizar la absorción de electricidad verde fluctuante mediante capacidades de respuesta rápida y de amplio rango, mejorando la eficiencia operativa general del sistema de producción de hidrógeno.

Garantizar la seguridad: Proporcionar un núcleo de energía seguro y fiable para todo el sistema de producción de hidrógeno.

Fomento de la integración: Al servir de puente entre las energías renovables y las aplicaciones químicas de uso final, es un equipo clave para la construcción de un nuevo sistema energético.