אלקטרוליזה במים היא שיטה נוחה יחסית לייצור מימן. זרם ישר מארון מיישר מועבר דרך תא אלקטרוליטי מלא באלקטרוליט. מולקולות מים עוברות תגובה אלקטרוכימית באלקטרודות, ומתפרקות למימן וחמצן. ארון המיישר הוא פריט ציוד מרכזי בתהליך ייצור המימן באלקטרוליזה במים, ותאימותו חשובה ביותר. מערכת מיישר שלמה כוללת ארון מיישר מבוקר דיגיטלית, שנאי מיישר (לפעמים מותקן בתוך הארון) וחיישני זרם ישר. היא מותקנת בדרך כלל בתוך הבית, מקוררת על ידי מים טהורים, ויש לה מתחי כניסה של 10 קילו-וולט, 380 וולט וכו'.
מבוא לציוד מיישר תיריסטורים לאלקטרוליזה של מימן
א. יישומים
סדרה זו של ארונות מיישר משמשת בעיקר בסוגים שונים של ציוד מיישר ומערכות בקרה אוטומטיות לאלקטרוליזה של מתכות לא ברזליות כגון אלומיניום, מגנזיום, מנגן, אבץ, נחושת ועופרת, כמו גם מלחי כלוריד. ניתן להשתמש בה גם כספק כוח לעומסים דומים.
ב'. מאפייני הארון העיקריים
1. סוג חיבור חשמלי: נבחר בדרך כלל על סמך סבילות מתח ישר, זרם ישר וסבילות הרמוניות ברשת, עם שתי קטגוריות עיקריות: גשר כפול כוכב וגשר תלת פאזי, וארבעה שילובים שונים כולל חיבורים בעלי שישה פעימות ושני עשר פעימות.
2. תיריסטורים בעלי הספק גבוה משמשים להפחתת מספר הרכיבים המקבילים, פישוט מבנה הארון, הפחתת הפסדים וקידום תחזוקה.
3. רכיבים וסרגלי נחושת עם היתוך מהיר משתמשים בפרופילי מעגל מים במחזור שתוכננו במיוחד לפיזור חום אופטימלי ולהארכת תוחלת החיים של הרכיבים.
4. התאמת רכיבים בלחץ משתמשת בתכנון טיפוסי למאמץ מאוזן וקבוע, עם בידוד כפול.
5. צינורות מים פנימיים עשויים מצינורות פלסטיק רכים שקופים מחוזקים מיובאים, עמידים לטמפרטורות חמות וקרות כאחד, ובעלי חיי שירות ארוכים.
6. ברזי רדיאטור רכיביים עוברים טיפול מיוחד לעמידות בפני קורוזיה.
7. הארון מעובד במלואו במכונה CNC ומצופה באבקה למראה אסתטי נעים.
8. ארונות זמינים בדרך כלל בסוגים פתוחים פנימיים, פתוחים למחצה וחיצוניים אטומים לחלוטין; שיטות כניסה ויציאה של כבלים מתוכננות בהתאם לדרישות המשתמש.
9. סדרת ארונות מיישר זו מאמצת מערכת בקרת טריגר תעשייתית דיגיטלית כדי לאפשר לציוד לפעול בצורה חלקה.
מפרט מתח:
16V 36V 75V 100V 125V 160V 200V 315V
400 וולט 500 וולט 630 וולט 800 וולט 1000 וולט 1200 וולט 1400 וולט
מפרט נוכחי:
300A 750A 1000A 2000A 3150A
5000A 6300A 8000A 10000A 16000A
20000A 25000A 31500A 40000A 50000A
63000A 80000A 100000A 120000A 160000A
הנה התכונות העיקריות שלה:
1. יעילות גבוהה במיוחד וביצועי המרת אלקטרו-מימן גבוהים במיוחד
יעילות היא חבל ההצלה: עלויות החשמל מהוות 70%-80% מעלות האלקטרוליזה של מימן. לכן, כל עלייה של 0.1% ביעילות ההמרה של ארון המיישר מתורגמת לחיסכון משמעותי בעלויות התפעול. היעילות נדרשת בדרך כלל להיות 98.5%, כאשר דגמים מתקדמים מגיעים ליותר מ-99%.
גורם אדווה נמוך: זרם ישר ביציאה צריך להיות טהור ככל האפשר, עם גורם אדווה נמוך במיוחד. אדווה מוגזמת של זרם חילופין (מיזוג אוויר) תפחית את יעילות האלקטרוליזר, תגביר את תגובות הלוואי, ועלולה להשפיע על אורך חיי האלקטרודה. מצב זה מציב דרישות גבוהות יותר לטכנולוגיות יישור (כגון יישור רב-פאזי וטכנולוגיית PWM).
2. טווח כוונון הספק רחב במיוחד ויכולת תגובה מהירה
הסתגלות לתנודות באנרגיה מתחדשת: זהו אחד ההבדלים המשמעותיים ביותר מארונות מיישר מסורתיים. כדי לעבוד עם מקורות אנרגיה משתנים כמו אנרגיית רוח ואנרגיה סולארית, ארון המיישר חייב להיות מסוגל לפעול ביציבות וביעילות על פני טווח הספק רחב ביותר (למשל, 10%-120% מההספק המדורג).
תגובה דינמית מהירה: כאשר משאבי רוח ואנרגיה סולארית חווים שינויים פתאומיים, ארון המיישר דורש מהירות תגובה של אלפיות השנייה עד השנייה כדי להתאים במהירות את הספק המוצא שלו, להסתגל לשינויים באנרגיה ולהשיג דדהה טעינה עוקבת אחר המקור, תוך הבטחת יציבות הרשת ותפעול יעיל של מערכת ייצור המימן.
3. רמה גבוהה של אינטליגנציה ושליטה שיתופית
אינטגרציה עמוקה עם אלקטרוליזר: ארון המיישר אינו עוד מקור כוח עצמאי, אלא הלב של מערכת ייצור המימן. הוא משולב עמוקות עם מערכת ניהול האלקטרוליזר, מערכת טיהור המימן ומערכת בקרת תחנת הכוח לאנרגיה מתחדשת כדי להשיג אופטימיזציה שיתופית.
מצבי הפעלה חכמים מרובים:
מצב צריכת חשמל קבועה: משמש כאשר אספקת החשמל לרשת יציבה.
מצב מעקב אוטומטי אחר נקודות חשמל: מקבל ישירות פקודות לשיגור אנרגיה מתחדשת ומתאים אוטומטית את צריכת החשמל.
מצב ניהול אנרגיה: משתף פעולה עם רשת החשמל ומערכת אחסון האנרגיה כדי להשתתף בגילוח שיא ומילוי עמק או ויסות תדר ראשוני.
תאום דיגיטלי ותחזוקה חזויה: באמצעות פלטפורמות ענן וניתוח ביג דאטה, מתבצעים ניטור בזמן אמת והערכת תקינות של מצב הציוד כדי להשיג תחזוקה חזויה ולהפחית זמן השבתה לא מתוכנן.
4. תכנון בטיחות ואמינות מהשורה הראשונה
שיקולים בנוגע לעמידות בפני פיצוץ בסביבת מימן: למרות שארון המיישר מותקן בדרך כלל בבידוד מהאלקטרוליזר, תכנונו חייב לקחת בחשבון את דרישות עמידות בפני פיצוץ של מפעל ייצור המימן כולו. בחירת הרכיבים החשמליים ועיצוב הארון חייבים לעמוד בתקנים מחמירים של עמידות בפני פיצוץ.
מערכות הגנה יתירות מרובות:
משולב עם ריכוז מימן: המערכת יכולה לנתק באופן מיידי את אספקת החשמל של ארון המיישר בעת גילוי דליפת מימן.
משולב עם טמפרטורה, לחץ ורמה של האלקטרוליזר: מבטיח שארון המיישר פועל תמיד בתנאי ההפעלה הבטוחים של האלקטרוליזר.
בידוד תקלות מהיר יותר: מונע פגיעה חוזרת של מימן או נזק לאלקטרוליזר עקב הפסקת חשמל.
פעולה ללא הפרעה 24/7: ייצור מימן הוא תהליך מתמשך, המציב דרישות אמינות גבוהות ביותר לארון המיישר. זמן ממוצע בין תקלות (ממוצע זמנים (MTBF)) הוא מדד מפתח.
5. יכולת תמיכה חזקה ברשת החשמל
כוח איכותי: טכנולוגיית יישור מתקדמת מדכאת ביעילות הרמוניות, משיגה גורם הספק גבוה ומפחיתה את זיהום הרשת. בעיצובים מסוימים, היא אף יכולה להיות בעלת יכולת פיצוי הספק ריאקטיבי מסוימת, המספקת תמיכה לרשת החשמל.
6. מודולריזציה וגמישות
הרחבת אבני בניין: פרויקטים של אנרגיית מימן נבנים בדרך כלל בשלבים. מערכת המיישר מאמצת עיצוב מודולרי, המאפשר הרחבה קלה על ידי הוספת מודולי כוח, בדומה לאבני בניין, כדי לעמוד בעלייה עתידית בקיבולת ולהפחית את עלויות ההשקעה הראשוניות.
יתירות N+X: בפרויקטים גדולים של ייצור מימן, מודולי כוח מרובים מחוברים במקביל, כאשר מודולי גיבוי (X) מוגדרים להשיג תחזוקה הניתנת להחלפה חמה ויתירות מערכת, מה שמבטיח את הזמינות של כל מפעל ייצור המימן.
סיכום: מיקום הליבה של ארון מיישר ייצור מימן אלקטרוליזה
בהשוואה לארונות מיישר מסורתיים, ארון מיישר לייצור מימן באלקטרוליזה התפתח מספק כוח ישר פשוט למערכת המרת ובקרה של אנרגיה המשלבת טכנולוגיית אלקטרוניקת הספק מתקדמת, בקרה דיגיטלית חכמה ופונקציות ניהול אנרגיה.
הערך המרכזי שלה טמון ב:
הפחתת עלויות: הפחתת צריכת החשמל של יחידת ייצור מימן באמצעות יעילות מרבית.
שיפור יעילות: מקסום ספיגת החשמל הירוק המשתנה באמצעות יכולות תגובה מהירה ורחבת טווח, תוך שיפור היעילות התפעולית הכוללת של מערכת ייצור המימן.
הבטחת בטיחות: אספקת ליבת כוח בטוחה ואמינה לכל מערכת ייצור המימן.
קידום אינטגרציה: משמש כגשר המחבר בין אנרגיה מתחדשת ויישומים כימיים לשימוש סופי, זהו פריט ציוד מרכזי לבניית מערכת אנרגיה חדשה.
