メガワット級の電解槽は、グリーン水素を製造するために世界中で建設されています。メーカーは、少なくとも電解スタックのレベルでは、モジュール型で拡張可能なシステムを重視しています。スタックは直流で給電されます。大規模なモノリシック電源ブロックの代わりに、電解セルと同様の小型AC/DCコンバータを多数使用することが有利であることが証明されています。このようなモジュール型電源コンセプトは、さまざまなトポロジの基礎を作ります。同時に、このコンセプトにより水素プラントの拡張が容易になります。
すべての電解槽に共通する点は、直流が必要であるということです。公共送電網からの交流電流は、最初にAC/DCコンバータによって整流されます。多くの場合、それぞれの電解プラントごとに個別に設置される大型のモノリシックコンバータが依然として使用されています。
代替案として、CHARX powerシステムのAC/DCコンバータをベースにしたモジュール型電源コンセプトがあります。モジュール型AC/DCコンバータによって実装できる幅広いトポロジにより、このコンセプトはパイロットシステムや電解槽などでの使用に適しています。
IGBTまたはSiCテクノロジをベースにしたCHARX AC/DCコンバータは、DC電源に使用されます。効率が最大97パーセントで、モノリシックコンバータよりも大幅に優れています。30～1,000 Vの制御可能なDC出力電圧範囲により、さまざまな電解スタックの動作電圧に適応することができます。動作電圧と出力電流は、ランプ機能によりゆっくりと上昇させることができます。コンバータには、ACグリッドとDCグリッド間の内部の電気的絶縁が備わっています。これは多くの電解槽の電源設計にとって非常に重要です。
当社のPLCnext Controlシリーズの機器は制御アプリケーションに理想的です。コントローラには、プログラミングを簡素化するライブラリエレメントが用意されています。これにより、電圧と電流を柔軟に制御でき、状態監視のためのデータポイントを簡単に統合することができます。さらに、CHARXコンバータには、オープンアクセス可能なバスシステムも装備されています。
19インチラック設計のため、モジュールはこの形式用に標準化された制御盤に適合します。モジュールは、それぞれの電解モジュールの電力要件に最適に適応します。電源用ケーブルは、当社のT-LOX端子台を使って非常に簡単に取り付けることができます。これにより、個別のバックプレーン計画が不要になります。また、後日追加モジュールをすばやく簡単に追加することも可能です。バックプレーンなしで動作することで、自然な空気の流れが促進されるため、機器の熱放散も促進されます。機器が取り扱い易く、取付けも簡単であるため、サービスやメンテナンス作業が簡素化されます。
モジュール型整流器コンセプトにより、電解アプリケーションでの可用性が向上します。大型のモノリシックコンバータに欠陥が発生すると、電解プラント全体が故障します。しかし、モジュール型アプローチでは、影響を受けた電源モジュールの部分のみが失われます。システムの設計によっては、電源モジュールの故障を完全に補償することもできます。
