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Wie funktioniert die Produktion von Wasserstoff?

Die Produktion von Wasserstoff erfolgt durch den Elektrolyseprozess, bei dem elektrische Potentiale in Stacks mit Protonenaustauschmembranen (PEM) geleitet werden. Damit der produzierte Wasserstoff als grün eingestuft werden kann, muss die elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen wie Photovoltaik, Wind- oder Biomasseenergie stammen.

Der Prozess der Wasserstoffproduktion umfasst mehrere Schritte:

1. Reinigungsprozess: Das für die Elektrolyse verwendete Wasser/Ammoniak muss gereinigt werden, um Schäden an den Elektrolyseur-Stacks zu verhindern. Hierbei wird das Wasser mit Methoden wie Umkehrosmose und Filtration gereinigt und demineralisiert. Das Ammoniak muss zusätzlich getrocknet werden.
2. Elektrolyse: Durch das Einleiten von Wasser in das PEM-System kann der Wasserstoff die ionenleitende Membranoberfläche des elektrisch betriebenen Elektrolyseurs passieren und von Sauerstoff getrennt werden. Je nach Art der Wassereinspritzung (flüssig oder Dampf) ist ein natürlicher Druck von 40 Bar für Wasserstoff möglich.
3. Trocknung: Nach dem Elektrolyseprozess muss der Wasserstoff für den Transport oder die Lagerung vorbereitet und von Wasserpartikeln (Feuchtigkeit) gereinigt werden, die noch im Wasserstoffgas vorhanden sein können.
4. Kompression und Lagerung: Der getrocknete Wasserstoff kann direkt in 40-Bar-Lagertanks eingelagert oder in Wasserstoff- oder Industriegasleitungen gepumpt werden (bis zu 15%). Bei Bedarf kann Wasserstoff auf bis zu 1000 Bar komprimiert und in speziellen Hochdrucktanks gelagert werden.

Komponenten eines Brennstoffzellensystems

In der Wasserstoff- und Power-to-X-Branche werden verschiedene induktive Komponenten eingesetzt, darunter:

• Stromversorgung für Elektrolyseure oder Brennstoffzellen: Gleichrichter, AC/DC-, DC/AC- und DC/DC-Stromwandler werden verwendet, um Elektrolyseur-Stacks und das gesamte Power-to-X-System zu betreiben.
• Stromversorgung für Kompressoren und Kühlsysteme: Kompressoren und Kühlsysteme erfordern eine systemrelevante Stromversorgung sowie Regelungssysteme.
• Stromversorgung für H2-Durchflussregelung: Wasserstoff-Durchflussmetersysteme müssen von verschiedenen Energiequellen versorgt werden, da sie direkt mit dem Elektrolyseprozess arbeiten.
• Stromversorgung für Sicherheits- und Überwachungssysteme: Sicherheitssysteme, die Sicherheitsvorschriften entsprechen, überprüfen und reagieren auf alle zufälligen oder nicht zufälligen Probleme (Energiemangel, interne und externe Störungen, Geräteausfälle usw.) und sind redundant.

TPEG bietet eine Vielzahl maßgeschneiderter induktiver Komponenten für den Wasserstoff- und Power-to-X-Markt, darunter:

• Leistungstransformatoren – verbinden Power to X-Systeme mit dem Stromnetz.
• Gleichstromdrosseln und Wechselstromdrosseln – Gleichrichtersysteme für PEM-Stacks in großen Power-to-X-Systemen (im Versorgungsmaßstab) sowie in Wasserstoffkraftwerken.
• AC/DC- und DC/DC-Leistungswandler – werden für die netzunabhängige Stromversorgung in kleinen und mittelgroßen Power-to-X-Systemen (für Wohngebäude bis hin zu C&I) verwendet
• Leiterplattentransformatoren, Schwachstromtransformatoren – werden in allen möglichen Stromversorgungskonstruktionen und bei allen elektronischen Geräten verwendet, bei denen eine galvanische Trennung erforderlich ist
• PFC-Drosseln, Gleichtaktdrosseln, EMI-Drosseln, Flyback-Transformatoren werden in allen elektrischen Konstruktionen von Schaltnetzteilen (geringe Leistung), Filtern und Regelungen sowie in Überwachungssystemen eingesetzt.
• Stromwandler sind für die Messung des Stromflusses in elektrischen Systemen zuständig. Dieser Wert ist für die effiziente Arbeit der Power to X Elektronik erforderlich.

Induktive Komponenten, die in der Leistungselektronik für die Wasserstoffproduktion verwendet werden, müssen eine Reihe von besonderen Anforderungen erfüllen, darunter:

• Langlebigkeit: Wasserstoff- und Power-to-X-Systeme zeichnen sich durch eine möglichst lange Lebensdauer aus. Induktive Komponenten müssen daher aus speziellen HQ-Materialien und fortschrittlichen Techniken hergestellt werden, um eine langfristige Nutzung und eine Reduzierung des Materialalterungsphänomens zu gewährleisten.
• Linearität und Effizienz: Induktive Komponenten, die in Power-to-X-Systemen eingesetzt werden, müssen so effizient wie möglich sein, um Energieverluste zu minimieren. Ihre charakteristischen Eigenschaften müssen hochlinear und fein abgestimmt sein.
• Zuverlässigkeit: Induktive Komponenten müssen äußerst zuverlässig sein, um einen reibungslosen Betrieb von Wasserstoffproduktion, -lagerung und -nutzung zu gewährleisten.
• Kosten: Der Marktfokus liegt auf erneuerbaren Energien und erfordert extrem niedrige Betriebskosten. Die Gestaltung und Produktion von induktiven Komponenten reduziert die Investitions- und vor allem die Wartungskosten von Wasserstoff- und Power-to-X-Systemen, um eine wirtschaftlich rentable Produktion und Speicherung grüner Energie zu ermöglichen.

Wie TPEG helfen kann

TPEG verfügt über umfangreiche Expertise und langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Produktion von maßgeschneiderten induktiven Komponenten für Power-to-X-Anwendungen. Das Unternehmen bietet verschiedene Lösungen an:

POWER CONVERTERS:

• DC/DC-Power-Wandler, luft- oder wassergekühlt. Alle industriellen Kommunikationsstandards verfügbar. Optionale anpassbare MPP-Tracker.
• Produktparameter:

• Eingangsspannung (150-850V)
• Ausgangsspannung – anpassbar
• Optionale Garantie von 10 Jahren
• Kundenspezifische Regelungsoption
• Optionale grafische Benutzeroberfläche
• Optionale 19" Standardausführung

POWER TRANSFORMERS:

• Einphasiges oder dreiphasiges Design
• 50/60 Hz – AN/AF3-Konstruktion
• Horizontale oder vertikale Montage
• IP00-IP67 möglich
• Produktparameter:
  • Leistung: bis zu 500 kVA
  • Standardnetzspannung: 230 V/400 V/690 V
  • Anzahl der Sekundär-Ausgänge anpassbar
  • Anpassbare Anschlüsse
  • Verlustarme Ausführung
  • UKCA/UL auf Anfrage

CHOKES/INDUCTORS:

• DC/1-phasiges oder 3-phasiges Design
• AN/AF3-Konstruktion
• Horizontale oder vertikale Montage
• Kabinenfertige Ausführung
• Produktparameter:
  • Anpassbare Induktivität
  • Anpassbarer Strom und THD_i
  • Anpassbarer Linearitätsbereich
  • Verlustarme Ausführung
  • Gewicht bis zu 500 kg
  • Kupferspulen
  • UKCA/UL auf Anfrage

POWER ELECTRONIC MAGNETIC COMPONENTS:

• Ausgangsdrosseln
• 50-Hz-Netzdrosseln
• Gleichtaktfrosseln (THT & SMD)
• PFC Chockes
• Storage Chokes
• Leistungsdrosseln mit aufrechter Spule
• Pot Core Chokes
• SMPS Transformatoren
• Flyback Transformatoren
• Forward Transformatoren
• Push-Pull Transformatoren

TPEG bietet auch einen DC/DC-Power-Wandler, der elektrische Energie von erneuerbaren Energiequellen in DC-Energie umwandelt, die zur Speicherung in Wasserstoff verwendet werden kann. Der Wandler hat eine Leistung von 10-50 kW und unterstützt eine parallele Arbeit von 3-6 Einheiten mit Power Sharing.

Anwendung von TPEG-Produkten in der Power-to-X-Branche

TPEG-Produkte finden in verschiedenen Anwendungen der Power-to-X-Branche Verwendung:

• Power-to-X-Systeme für die Umwandlung von erneuerbaren Energien in grünen Wasserstoff.
• Wasserstoffkraftwerke zur Erzeugung von grünem Wasserstoff.
• Stromversorgungssysteme für Elektrolyseure, Kompressoren und Kühlung.
• Wasserstoff-Durchflusssteuerungssysteme.
• Sicherheits- und Überwachungssysteme für den reibungslosen Betrieb der Wasserstoffproduktion.

Fazit

Die Entwicklung maßgeschneiderter induktiver Komponenten spielt eine entscheidende Rolle bei der effizienten und zuverlässigen Produktion von grünem Wasserstoff. TPEG bietet hochwertige Lösungen für die Wasserstoff- und Power-to-X-Branche, die den Anforderungen an Langlebigkeit, Effizienz, Zuverlässigkeit und Kosten gerecht werden. Mit ihrer umfangreichen Expertise und Erfahrung ermöglicht TPEG eine nachhaltige und wirtschaftlich rentable grüne Wasserstoffproduktion. Durch die Verwendung maßgeschneiderter induktiver Komponenten können Unternehmen aktiv zur Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen und zur Schaffung einer nachhaltigen Energiezukunft beitragen.

Besuchen Sie www.tpe.group für weitere Informationen