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Processus de production d’hydrogène

La production d’hydrogène se fait par le processus d’électrolyse, où des potentiels électriques sont dirigés dans des piles à membrane d’échange de protons (PEM). Pour que l’hydrogène produit soit qualifié de vert, l’énergie électrique doit provenir de sources renouvelables telles que le photovoltaïque, l’éolien ou la biomasse.

Le processus de production d’hydrogène comprend plusieurs étapes :

1. Processus de purification : L’eau/ammoniac utilisé pour l’électrolyse doit être purifié pour éviter d’endommager les piles d’électrolyseurs. L’eau est purifiée à l’aide de méthodes telles que l’osmose inverse et la filtration, et déminéralisée. L’ammoniac doit également être séché.
2. Électrolyse : En introduisant de l’eau dans le système PEM, l’hydrogène peut traverser la surface de la membrane ionique de l’électrolyseur électriquement alimenté et être séparé de l’oxygène. Selon le type d’injection d’eau (liquide ou vapeur), une pression naturelle de 40 bars pour l’hydrogène est possible.
3. Séchage : Après le processus d’électrolyse, l’hydrogène doit être préparé pour le transport ou le stockage, et être débarrassé des particules d’eau (humidité) qui pourraient encore être présentes dans le gaz d’hydrogène.
4. Compression et stockage : L’hydrogène séché peut être directement stocké dans des réservoirs de stockage de 40 bars, ou pompé dans des conduites de gaz d’hydrogène ou de gaz industriel (jusqu’à 15%). Si nécessaire, l’hydrogène peut être comprimé jusqu’à 1000 bars et stocké dans des réservoirs haute pression spéciaux.

Composants d’un système de piles à combustible

Dans l’industrie de l’hydrogène et du Power-to-X, divers composants inductifs sont utilisés, notamment :

• Alimentation électrique pour électrolyseurs ou piles à combustible : redresseurs, convertisseurs AC/DC, DC/AC et DC/DC sont utilisés pour faire fonctionner les piles d’électrolyseurs et l’ensemble du système Power-to-X.
• Alimentation électrique pour compresseurs et systèmes de refroidissement : les compresseurs et les systèmes de refroidissement nécessitent une alimentation électrique essentielle au système ainsi que des systèmes de régulation.
• Alimentation électrique pour la régulation du débit de H2 : les systèmes de mesure de débit d’hydrogène doivent être alimentés par différentes sources d’énergie, car ils fonctionnent directement avec le processus d’électrolyse.
• Alimentation électrique pour les systèmes de sécurité et de surveillance : les systèmes de sécurité, conformes aux réglementations de sécurité, vérifient et réagissent à tous les problèmes accidentels ou non accidentels (manque d’énergie, perturbations internes et externes, défaillances d’équipement, etc.) et sont redondants.

TPEG propose une variété de composants inductifs sur mesure pour le marché de l’hydrogène et du Power-to-X, notamment :

• Transformateurs de puissance – connectent les systèmes Power to X au réseau électrique.
• Bobines d’inductance continue et alternée – systèmes redresseurs pour les piles PEM dans de grands systèmes Power-to-X (à l’échelle de l’approvisionnement) ainsi que dans les centrales électriques à hydrogène.
• Convertisseurs de puissance AC/DC et DC/DC – utilisés pour l’alimentation électrique autonome dans les petits et moyens systèmes Power-to-X (pour les bâtiments résidentiels jusqu’au C&I).
• Transformateurs de carte de circuit imprimé, transformateurs à faible courant – utilisés dans toutes les conceptions d’alimentation électrique possibles et dans tous les appareils électroniques nécessitant une isolation galvanique.
• Bobines d’inductance PFC, bobines d’inductance différentielle, bobines d’inductance EMI, transformateurs Flyback – utilisés dans toutes les conceptions électriques d’alimentation à découpage (basse puissance), de filtrage et de régulation, ainsi que dans les systèmes de surveillance.
• Transformateurs de courant sont responsables de la mesure du flux de courant dans les systèmes électriques. Cette valeur est nécessaire pour le bon fonctionnement de l’électronique Power to X.

Les composants inductifs utilisés dans l’électronique de puissance pour la production d’hydrogène doivent répondre à un certain nombre d’exigences particulières, notamment :

• Durabilité : les systèmes d’hydrogène et Power-to-X se distinguent par une durée de vie aussi longue que possible. Par conséquent, les composants inductifs doivent être fabriqués à partir de matériaux HQ spéciaux et de techniques avancées pour garantir une utilisation à long terme et réduire le phénomène de vieillissement des matériaux.
• Linéarité et efficacité : les composants inductifs utilisés dans les systèmes Power-to-X doivent être aussi efficaces que possible pour minimiser les pertes d’énergie. Leurs caractéristiques doivent être hautement linéaires et finement réglées.
• Fiabilité : les composants inductifs doivent être extrêmement fiables pour assurer un fonctionnement fluide de la production, du stockage et de l’utilisation de l’hydrogène.
• Coûts : l’accent du marché est mis sur les énergies renouvelables et nécessite des coûts de fonctionnement extrêmement bas. La conception et la production de composants inductifs réduisent les coûts d’investissement et surtout de maintenance des systèmes d’hydrogène et Power-to-X, afin de permettre une production et un stockage rentables de l’énergie verte.

Comment TPEG peut aider
TPEG dispose d’une grande expertise et de nombreuses années d’expérience dans le développement et la production de composants inductifs sur mesure pour les applications power-to-x. L’entreprise propose différentes solutions : 

Power Converters:

• Convertisseurs de puissance DC/DC, refroidis par air ou par eau. Toutes les normes de communication industrielles disponibles. Suivi maximal de puissance (MPP) personnalisable en option.
• Paramètres du produit :
  • Tension d’entrée (150-850V)
  • Tension de sortie – personnalisable
  • Garantie optionnelle de 10 ans
  • Option de régulation personnalisée
  • Interface utilisateur graphique en option
  • Version standard 19" en option

Aperçu des transformateurs électriques, des selfs et des composants magnétiques électroniques de puissance

Transformateurs électriques

• Conception monophasée ou triphasée
• 50/60 Hz – Construction AN/AF3
• Montage horizontal ou vertical
• Classe de protection IP00-IP67 possible
• Paramètres du produit :
  • Puissance : jusqu’à 500 kVA
  • Tension réseau standard : 230 V/400 V/690 V
  • Nombre de sorties secondaires ajustable
  • Connexions personnalisables
  • Conception à faible perte
  • Certification UKCA/UL sur demande

Selfs

• Conception DC/monophasée ou triphasée
• Construction AN/AF3
• Montage horizontal ou vertical
• Conception prête pour l’installation en armoire
• Paramètres du produit:
  • Inductance ajustable
  • Courant et THD_i ajustables
  • Plage de linéarité ajustable
  • Conception à faible perte
  • Poids jusqu’à 500 kg
  • Bobines en cuivre
  • Certification UKCA/UL sur demande

Composants magnétiques électroniques de puissance

• Selfs de sortie
• Selfs de réseau 50 Hz
• Selfs différentielles (THT & SMD)
• Selfs PFC
• Selfs de stockage
• Selfs de puissance à noyau vertical
• Selfs à noyau pot
• Transformateurs SMPS
• Transformateurs Flyback
• Transformateurs Forward
• Transformateurs Push-Pull

Offre de TPEG et application dans l’industrie Power-to-X

TPEG propose un convertisseur de puissance DC/DC d’une puissance de 10 à 50 kW, prenant en charge le fonctionnement parallèle de 3 à 6 unités avec partage de puissance. Les produits de TPEG sont utilisés dans diverses applications de l’industrie Power-to-X, notamment :

• Systèmes Power-to-X pour la conversion d’énergies renouvelables en hydrogène vert.
• Centrales à hydrogène pour la production d’hydrogène vert.
• Systèmes d’alimentation pour électrolyseurs, compresseurs et refroidissement.
• Systèmes de contrôle du débit d’hydrogène.
• Systèmes de sécurité et de surveillance pour un fonctionnement fluide de la production d’hydrogène.

Conclusion

Le développement de composants inductifs sur mesure joue un rôle crucial dans la production efficace et fiable d’hydrogène vert. TPEG propose des solutions de haute qualité pour l’industrie de l’hydrogène et du Power-to-X, répondant aux exigences de durabilité, d’efficacité, de fiabilité et de coûts. L’utilisation de composants inductifs sur mesure permet une production d’hydrogène vert durable et rentable, contribuant à la réduction des émissions de CO2. Consultez le site Web de TPEG pour plus d’informations www.tpe.group