Muuntajien ja tehoelektroniikan valinta – viisi vinkkiä vetylaitokseen

1. Muuntajien ja tasasuuntaajien valinta vaikuttaa käyttökustannuksiin ja sähkön laatuun

Vetylaitoksen elektrolyysereissä vesi hajotetaan sähkön avulla hapeksi ja vedyksi. Sähkö on merkittävä raaka-aine, jonka käyttötavat vaikuttavat monin eri tavoin laitoksen investointi- ja käyttökustannuksiin. Merkittävä osa vetylaitoksen kokonaishäviöistä aiheutuu muuntajien, kaapeleiden sekä tasasuuntaajien lämpöhäviöistä. Sähkölaitteet vaikuttavat myös sähkön laatuun. Erityisesti tasasuuntaajat voivat pahimmillaan tuottaa valtavia yliaaltoja, jotka aiheuttavat sähkölaitteiden ennenaikaista ikääntymistä ja rikkoutumista. Myös verkkoyhtiöillä on omat vaatimuksensa yliaaltojen suhteen.

2. Pääsähköjärjestelmä kannattaa optimoida yhtenä kokonaisuutena

Isoja elektrolyysilaitoksia käytetään muun muassa metalliteollisuudessa, jossa on jo vakiintunut tapa käsitellä sähköjärjestelmää ja kemiallista elektrolyysiprosessia erillisinä kokonaisuuksina. Näin on helpompi varmistaa, että koko sähköjärjestelmä on optimoitu sähkön laadun, energiatehokkuuden ja käyttökustannusten osalta. Tämä suuntaus tulee lisääntyymään myös vetylaitoksissa. Tällä hetkellä moni elektrolyyseritoimittaja sisällyttää vielä tasasuuntaajamuuntajat ja tasasuuntaajat elektrolyyseritoimitukseen, mutta laitosten hankintamallit ovat vasta kehittymässä.

3. Erikoismuuntajien valintaan on lukuisia vaihtoehtoja

Elektrolyysereiden napoihin liitetään tasasuuntaajat ja niiden edelle asennetaan tasasuuntaajamuuntajat, siis erikoismuuntajat, joita Hitachi Energy valmistaa mm. Vaasan-tehtaallaan moneen eri käyttökohteeseen. Yksi tärkeimmistä seikoista erikoismuuntajaa hankittaessa on varmistaa, että se lieventää tasasuuntauksen aiheuttamia yliaaltoja. Hyvään sähkön laatuun voidaan päästä sopivasti valituin kytkennöin jo 24-pulssisella diodisillalla ja erinomaiseen laatuun IGBT-verkkovaihtosuuntaajalla, ja näiden väliin mahtuu monia ratkaisuja eri pulssinumeroin.

4. Tasasuuntaajateknologia ei ole vielä vakiintunut

Elektrolyysereihin menevää jännitettä säädetään erikoismuuntajien jälkeen tasasuuntaajilla. Käytössä on sekä tyristorisiltoja että IGBT-siltoja. IGBT-pohjainen ratkaisu on nopeasti säädettävissä, mutta tyristoreilla voidaan taas päästä hieman parempaan kustannustehokkuuteen.. Tällä hetkellä ei ole nähtävissä, että yksikään teknologia olisi ottanut etumatkaa. Ratkaisut vakiintuvat tyypillisesti vasta, kun käyttökokemuksia kertyy.

5. Hitachi Energy suunnittelee ja toimittaa pääsähköjärjestelmiä vetylaitoksiin

Hitachi Energy suunittelee ja toimittaa pääsähköjärjestelmiä, jotka alkavat vetylaitoksen verkkoliittymästä ja päämuuntajasta ja jatkuvat elektrolyyseriin asti. Erikoismuuntajat toimitetaan yhtiön omalta tehtaalta ja tasasuuntaajat pitkäaikaisilta kumppaneilta yhtenä asennettuna ja testattuna kokonaisuutena.