Wasserstoffelektrolyse
Wasserstoffelektrolyse
High-Power für die Gewinnung von grünem Wasserstoff
Ein Schlüsselelement der Energiewende auf dem Weg zur CO2-Neutralität ist Wasserstoff. Der vielfältig einsetzbare Energieträger stellt unter anderem einen Speicher zum Ausgleich schwankender regenerativer Stromerzeugung wie Windkraft oder Photovoltaik dar. Außerdem ermöglicht er die Reduktion von klimaschädlichen CO2-Emissionen in Industrie und Verkehr – vorausgesetzt, die Herstellung erfolgt klimafreundlich.
Das FORTEC Power Team steht Ihnen gerne bei der Konzeption Ihrer effizienten Stromversorgung zur Wasserstoff-Gewinnung zur Seite.
Gemeinsam definieren wir Ihr nächstes Projekt
Für die optimal auf Sie zugeschnittene Lösung steht Ihnen unser Entwicklungs- & Ingenieurs-Team gerne zur Verfügung!
Ihre Vorteile:
- Ihr persönlicher Ansprechpartner begleitet Sie über den gesamten Entwicklungsprozess, vom Design-In bis zum Ende der Produktlaufzeit Ihres Endgeräts
- Schon im Entwicklungsprozess achten wir auf die Langlebigkeit unserer Komponenten
- Auch vor Ort stehen wir Ihnen mit unserem Entwicklungsteam mit Rat und Tat zur Seite
- Sicherheit und Vertrauen sind für uns die Basis einer langfristigen und nachhaltigen Zusammenarbeit
Anforderungen an AC/DC-Stromversorgungen für EV-Ladestationen
- Bis zu 360 kW
- Ausgansspannungen von 24 bis 380 V DC
- Ausgangsstrom und -spannung regelbar
- Analoge und digitale Schnittstellen
Konfigurationscenter
Sie brauchen eine maßgeschneiderte Lösung? Wir konfigurieren sie gerne!
Methoden zur Herstellung von Wasserstoff
Heutzutage wird Wasserstoff hauptsächlich durch den chemischen Prozess der Dampfreformierung aus Erdgas gewonnen. Es fällt jedoch nebenbei unerwünschtes CO2 ab. In Zukunft wird daher auf die Elektrolyse gesetzt. In sogenannten Power-to-Gas-Anlagen wird, mittels der Energie aus elektrischem Strom, Wasser (H2O) in seine Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufgeteilt. Stammt der für die Elektrolyse benötigte Strom ausschließlich aus erneuerbaren Quellen, spricht man vom klimaneutralen „grünen Wasserstoff“.
Das Grundprinzip der Elektrolyse ist leicht erklärt: Legt man eine Spannung zwischen zwei Elektroden in einem leitfähigen Elektrolyten (Salze, Säuren, Basen) an, bilden sich an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff. Im Detail unterscheiden sich verschiedene Elektrolyse-Methoden jedoch stark. Nicht nur die Wahl des Elektrolyten, sondern auch Parameter wie Temperatur und Druck haben einen Einfluss auf Aufbau, Kosten und Effizienz des Elektrolyseurs.
Etablierte Verfahren sind beispielsweise die alkalische oder die PEM-Elektrolyse. Die alkalische Elektrolyse verwendet einen alkalischen Elektrolyten, arbeitet bei Temperaturen zwischen 40 °C und 90 °C und einem Druck von 1-30 bar. Die benötigte Spannung zwischen den beiden Elektroden liegt im Bereich 1,4 bis 3 V DC. Die PEM-Elektrolyse setzt auf eine feste Protonen-Austausch-Membran (engl. Proton Exchange Membrane) , arbeitet bei ähnlicher Temperatur und Druck, punktet durch eine hohe Elektrolyse-Effizienz und benötigt Spannungen zwischen 1,8 und 2,5 V DC. Es gibt eine Vielzahl an weiteren Methoden wie der Hochtemperatur-Elektrolyse mit Betriebstemperaturen über 750 °C.
Anforderungen an Stromversorgungen für die Wasserstoffelektrolyse
Wie im letzten Abschnitt zu sehen, benötigt eine Elektrolyse-Zelle eine niedrige Gleichspannung in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 V DC. In der Praxis werden mehrere Zellen in einem sogenannten "Stack" in Serie geschaltet. Je nach Anzahl der in Serie geschalteten Zellen variiert die benötigte Spannung stark und reicht von Niederspannungen bis hin zu mehreren Hundert Volt. Diese muss von der Stromversorgung zur Verfügung gestellt werden. Und auch die geforderte Stromstärke wird durch das Design des Elektrolyseurs ganz individuell bestimmt. Zwar ist meist eine gewisse Stromdichte vorgegeben, doch durch die Erhöhung der Grundfläche oder durch das Parallelschalten mehrerer Zellen, steigt auch der Strombedarf. So kommen für einen einzelnen Stack Leistungen bis über 100 kW zusammen.
Unsere Stromversorgungslösungen bieten eine breite Palette an Ausgangsspannungen zwischen 24 und 380 V DC mit bis zu 360 kW. Ausgangsstrom und -spannung können individuell über analoge und digitale Schnittstellen geregelt werden. Die Kommunikationsschnittstellen ermöglichen Ihnen Anpassung und Kontrolle frei nach Ihren Bedürfnissen.
FAQ - Häufige Fragen
Welcher Temperaturbereich wird empfohlen?
Wenn Ladestationen im Freien betrieben werden, gibt es innerhalb eines Jahres große Temperaturschwankungen zwischen den verschiedenen Jahreszeiten. Die verwendeten Netzteile sollten somit mindestens einen Arbeitstemperaturbereich von -30 °C bis +70 °C aufweisen.
Welchen Eingangsspannungsbereich haben die Netzteile?
Für den globalen Einsatz in Ländern mit unterschiedlichen Versorgungsnetzen, ist ein weiter Eingangsspannungsbereich des Netzteils Pflicht. Um zusätzliche Spannungsschwankungen und Überspannungen abzufangen, werden Netzteile mit einem erweiterten Eingangsspannungsbereich von 85 V AC bis 305 V AC entwickelt. So können die Ladestationen den normalen Betrieb aufrechterhalten, selbst wenn in einem unsauberen Netz Spannungsschwankungen auftreten.
Ist ein Conformal Coating oder ein Verguss zu empfehlen?
Für den Schutz vor dem Einfluss hoher Luftfeuchtigkeit ist ein vergossenes Design oder Conformal Coating zu empfehlen.
Was ist in Bezug auf die EMV-Festigkeit zu beachten?
Außerdem können widrige Umgebungsbedingungen starke elektromagnetische Störungen mit sich bringen. Für das eingesetzte Netzteil empfiehlt sich daher eine Festigkeit gegenüber Surge-Spannungen von wenigstens 2 kV / 1 kV. Vor allem bei AC Level 2 Stationen ist die Stoßspannungsfestigkeit nach Überspannungskategorie OVC III zusätzlich ein wichtiges Kriterium.
