L'électrolyse de l'eau est une méthode relativement simple pour produire de l'hydrogène. Un courant continu, provenant d'une armoire de redressement, traverse une cellule électrolytique remplie d'électrolyte. Les molécules d'eau subissent une réaction électrochimique aux électrodes, se décomposant en hydrogène et en oxygène. L'armoire de redressement est un élément clé du procédé de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau, et sa compatibilité est primordiale. Un système de redressement complet comprend une armoire de redressement à commande numérique, un transformateur de redressement (parfois intégré à l'armoire) et des capteurs de courant continu. Il est généralement installé en intérieur, refroidi par eau pure et fonctionne avec des tensions d'entrée de 10 kV, 380 V, etc.
Introduction aux équipements de redressement à thyristors pour l'électrolyse de l'hydrogène
I. Applications
Cette série d'armoires de redressement est principalement utilisée dans divers types d'équipements de redressement et de systèmes de contrôle automatisés pour l'électrolyse des métaux non ferreux tels que l'aluminium, le magnésium, le manganèse, le zinc, le cuivre et le plomb, ainsi que des chlorures. Elle peut également servir d'alimentation pour des charges similaires.
II. Caractéristiques principales du meuble
1. Type de connexion électrique : Généralement sélectionné en fonction de la tension CC, du courant et des tolérances harmoniques du réseau, avec deux catégories principales : double étoile et pont triphasé, et quatre combinaisons différentes, y compris les connexions à six impulsions et à douze impulsions.
2. Des thyristors de forte puissance sont utilisés pour réduire le nombre de composants en parallèle, simplifiant ainsi la structure de l'armoire, réduisant les pertes et facilitant la maintenance.
3. Les composants et les barres omnibus en cuivre à fusion rapide utilisent des profils de circuit d'eau de circulation spécialement conçus pour une dissipation thermique optimale et une durée de vie prolongée des composants.
4. L'assemblage par pression des composants utilise une conception typique pour une contrainte équilibrée et fixe, avec une double isolation.
5. Les tuyaux d'eau internes utilisent des tubes en plastique souple transparent renforcé importés, résistants aux températures chaudes et froides, et avec une longue durée de vie.
6. Les robinets de radiateurs composants subissent un traitement spécial pour résister à la corrosion.
7. Le meuble est entièrement usiné CNC et recouvert de peinture en poudre pour un aspect esthétiquement agréable.
8. Les armoires sont généralement disponibles en versions ouvertes pour l'intérieur, semi-ouvertes et entièrement étanches pour l'extérieur ; les méthodes d'entrée et de sortie des câbles sont conçues en fonction des exigences de l'utilisateur.
9. Cette série d'armoires redresseuses adopte un système de commande de déclenchement de contrôle industriel numérique pour permettre à l'équipement de fonctionner en douceur.
Spécifications de tension :
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
Spécifications actuelles :
300 A 750 A 1000 A 2000 A 3150 A
5000 A 6300 A 8000 A 10000 A 16000 A
20 000 A 25 000 A 31 500 A 40 000 A 50 000 A
63 000 A 80 000 A 100 000 A 120 000 A 160 000 A
Voici ses principales caractéristiques :
1. Efficacité et performances de conversion électro-hydrogène extrêmement élevées
L'efficacité est cruciale : les coûts d'électricité représentent 70 à 80 % du coût de l'électrolyse de l'hydrogène. Par conséquent, chaque augmentation de 0,1 % du rendement de conversion de l'armoire de redressement se traduit par des économies substantielles sur les coûts d'exploitation. Un rendement d'environ 98,5 % est généralement requis, les modèles les plus performants atteignant même plus de 99 %.
Faible ondulation : La puissance CC de sortie doit être aussi pure que possible, avec une ondulation extrêmement faible. Une ondulation CA excessive réduit l’efficacité de l’électrolyseur, augmente les réactions parasites et peut affecter la durée de vie des électrodes. Cela impose des exigences plus élevées aux technologies de redressement (telles que le redressement multiphasé et la technologie PWM).
2. Plage de réglage de puissance ultra-large et capacité de réponse rapide
Adaptation aux fluctuations des énergies renouvelables : C’est l’une des différences les plus importantes par rapport aux armoires redresseuses traditionnelles. Pour fonctionner avec des sources d’énergie fluctuantes telles que l’énergie éolienne et solaire, l’armoire redresseuse doit pouvoir fonctionner de manière stable et efficace sur une plage de puissance extrêmement large (par exemple, de 10 % à 120 % de la puissance nominale).
Réponse dynamique rapide : Lorsque les ressources éoliennes et solaires subissent des changements soudains, l'armoire redresseuse nécessite une vitesse de réponse de l'ordre de la milliseconde à la seconde pour ajuster rapidement sa puissance de sortie, s'adaptant aux variations d'énergie et réalisant une charge qui suit la source, assurant ainsi la stabilité du réseau et le fonctionnement efficace du système de production d'hydrogène.
3. Haut degré d'intelligence et de contrôle collaboratif
Intégration poussée avec l'électrolyseur : L'armoire du redresseur n'est plus une source d'énergie indépendante, mais le cœur du système de production d'hydrogène. Elle est étroitement intégrée au système de gestion de l'électrolyseur, au système de purification de l'hydrogène et au système de contrôle de la centrale d'énergie renouvelable afin d'optimiser la production collaborative.
Plusieurs modes de fonctionnement intelligents :
Mode de puissance constante : utilisé lorsque l’alimentation du réseau est stable.
Mode de suivi automatique des points de puissance : reçoit directement les commandes de distribution d’énergie renouvelable et ajuste automatiquement la puissance.
Mode de gestion de l'énergie : Coopère avec le réseau et le système de stockage d'énergie pour participer à l'écrêtement des pointes et au remplissage des creux ou à la régulation primaire de la fréquence.
Jumeau numérique et maintenance prédictive : grâce aux plateformes cloud et à l’analyse des mégadonnées, une surveillance en temps réel et une évaluation de l’état des équipements sont effectuées afin de réaliser une maintenance prédictive et de réduire les temps d’arrêt imprévus.
4. Conception de sécurité et de fiabilité de haut niveau
Considérations antidéflagrantes pour l'environnement hydrogène : Bien que l'armoire du redresseur soit généralement installée de manière isolée de l'électrolyseur, sa conception doit tenir compte des exigences antidéflagrantes de l'ensemble de l'installation de production d'hydrogène. Le choix des composants électriques et la conception de l'armoire doivent respecter des normes antidéflagrantes strictes.
Systèmes de protection redondants multiples :
Interverrouillage avec la concentration d'hydrogène : le système peut couper immédiatement l'alimentation électrique de l'armoire du redresseur en cas de détection d'une fuite d'hydrogène.
Interverrouillé avec la température, la pression et le niveau de l'électrolyseur : garantit que l'armoire du redresseur fonctionne toujours dans les conditions de fonctionnement sûres de l'électrolyseur.
Isolation plus rapide des pannes : prévient les retours de flamme d’hydrogène ou les dommages à l’électrolyseur dus à une panne de courant.
Fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7 : La production d’hydrogène est un processus continu, ce qui impose des exigences de fiabilité extrêmement élevées à l’armoire du redresseur. Le temps moyen entre les pannes (MTBF) est un indicateur clé.
5. Forte capacité de soutien du réseau
Alimentation de haute qualité : une technologie de redressement avancée supprime efficacement les harmoniques, permettant d’obtenir un facteur de puissance élevé et de réduire la pollution du réseau. Dans certaines configurations, elle peut même intégrer une capacité de compensation de puissance réactive, contribuant ainsi au bon fonctionnement du réseau électrique.
6. Modularisation et évolutivité
Extension modulaire : Les projets de production d’énergie hydrogène sont généralement construits par phases. Le système de redressement adopte une conception modulaire, permettant une extension facile par l’ajout de modules de puissance, à la manière de blocs de construction, afin de répondre aux futures augmentations de capacité et de réduire les coûts d’investissement initiaux.
Redondance N+X : Dans les projets de production d'hydrogène à grande échelle, plusieurs modules d'alimentation sont connectés en parallèle, avec des modules de secours (X) configurés pour assurer la maintenance et la redondance du système, garantissant ainsi la disponibilité de l'ensemble de l'usine de production d'hydrogène.
Résumé : Positionnement central de l'armoire de redressement pour la production d'hydrogène par électrolyse
Comparé aux armoires redresseuses traditionnelles, l'armoire redresseuse pour la production d'hydrogène par électrolyse est passée d'une simple alimentation CC à un système de conversion et de contrôle d'énergie intégrant une technologie électronique de puissance avancée, un contrôle numérique intelligent et des fonctions de gestion de l'énergie.
Sa valeur fondamentale réside dans :
Réduction des coûts : Diminution de la consommation d'énergie par unité de production d'hydrogène grâce à une efficacité extrême.
Amélioration de l'efficacité : maximiser l'absorption d'électricité verte fluctuante grâce à des capacités à large gamme et à réponse rapide, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle globale du système de production d'hydrogène.
Garantir la sécurité : Fournir un générateur électrique sûr et fiable pour l'ensemble du système de production d'hydrogène.
Favoriser l'intégration : servant de pont entre les énergies renouvelables et les applications chimiques finales, il s'agit d'un équipement clé pour la construction d'un nouveau système énergétique.
