Kühlgeneratoren mit Wasserstoff

Wasserstoff ermöglicht es uns, die maximale Erzeugung zu erreichen und gleichzeitig die Stator- und Feldwicklungen innerhalb der OEM-Temperaturgrenzen zu halten.

VonThomas Ward, leitender Schulungsberater,Wir Energien Stromerzeugung

Wasserstoff ist ein sehr einzigartiges Element. Es steht auf Platz 1 des Periodensystems der Elemente und hat ein Atomgewicht von etwas mehr als 1,0. Beim Brennen hat es keine Farbe, keinen Geruch, keinen Geschmack und auch keine erkennbare Flamme. Mit anderen Worten: Ihre Sinne werden Ihnen nicht sagen, wann Sie in Schwierigkeiten sind.

Doch zur Kühlung vieler unserer Wechselstromgeneratoren wird reiner Wasserstoff verwendet, und das aus verschiedenen guten Gründen. Lassen Sie uns erfahren, warum.

Im Jahr 1935 war der neue 80-MW-Generator der Einheit 1 von Allis Chalmers in Port Washington, Wisconsin, luftgekühlt. Einige Jahre später nahm die Anlage Block 2 in Betrieb, der mit Block 1 identisch war, mit Ausnahme der Größe des Generators, der 30 % kleiner war, da er mit reinem Wasserstoff gekühlt wurde. Wasserstoff war eine neue Idee, die aus mehreren Gründen wirklich dazu beitrug, die Effizienz und das Kühlpotenzial großer Generatoren zu verbessern:

Wenn die Reinheit des Wasserstoffs zwischen 4 % und 75 % liegt, wird er extrem entflammbar. Dies wird noch gefährlicher, wenn man bedenkt, wie leicht sich Wasserstoff mit der umgebenden Atmosphäre vermischt. Dies ist anders als bei einem Gas wie Propan, das sehr schwer ist und sich an abgelegenen Orten ansammeln kann. Es ist sehr wichtig, die Reinheit des Generatorgases kontinuierlich zu überwachen, um sicherzustellen, dass es während des Betriebs jederzeit mindestens 90 % rein ist. Die meisten Versorgungsunternehmen halten eine Reinheit von deutlich über 90 % ein, um eine angemessene Fehlerquote zu ermöglichen.

Wenn Wasserstoff brennt (oxidiert), erzeugt er keine sichtbare Flamme. Daher erzeugt es sehr wenig (wenn überhaupt) Strahlungswärme. Dies ist sehr gefährlich, denn wenn Strahlungswärme entsteht, kann das Personal die Hitze schon von weitem spüren. Mit Wasserstoff könnte eine Person einfach direkt ins Feuer laufen und schwere Verbrennungen und das Einatmen heißer Gase erleiden.

Der hohe Energiegehalt von Wasserstoff bedeutet, dass bei der Reaktion (Explosion) von Wasserstoff etwa das 2,5-fache der Wärmeenergie freigesetzt wird wie bei der gleichen Menge (Massengewicht) Benzin. Die Hindenburg-Katastrophe im Jahr 1937 war die Folge eines geringfügigen Wasserstofflecks, das beim Versuch, festzumachen, entweder durch Blitzschlag oder statische Elektrizität entzündet wurde. Das Luftschiff wurde in etwa 30 Sekunden vollständig zerstört.

Da Wasserstoffmoleküle winzig sind, ist ein Austreten praktisch unmöglich. Aufgrund der geringen Molekülgröße gibt es einen konstanten Wasserstofffluss in und aus dem Dichtungsölsystem. Dies ist unvermeidbar, daher ist es wichtig, über eine Möglichkeit zur kontinuierlichen Freisetzung bzw. „Entziehung“ des Wasserstoffs aus dem Öl zu verfügen. Die Wellendichtungen des Generators sind konstruktionsbedingt nicht 100 % „lecksicher“, daher muss regelmäßig Gas nachgefüllt werden, um den richtigen Druck und die richtige Reinheit aufrechtzuerhalten. Kleinere Leckagen an den Wellendichtungen stellen in der Regel keine Gefahr dar, da die meisten Turbinen- und Generatorbereiche gut belüftet sind, sodass das austretende Gas niemals gefährliche Konzentrationen erreicht. Andererseits kann es bei Generatoren, die teilweise unterhalb des Turbinendecks installiert sind, tatsächlich zu Wasserstoffansammlungen unter einem Turbinendeck aus Beton kommen. Diese Bereiche erfordern eine häufige (oder kontinuierliche) Überwachung auf unsichere Konzentrationen.

Wasserstoff wird trocken gelagert, trocken hinzugefügt und im Generator bei einem Taupunkt von etwa -140 °F trocken gehalten. Durch die Trockenheit des Gases kann es sich an der Luft sehr leicht selbst entzünden. In schweren und katastrophalen Fällen, in denen eine Turbine zerstörerischen Vibrationen oder Überdrehzahl ausgesetzt ist, werden die Vibrationen sofort auf die Generatorlager übertragen (die weniger robust sind als die Turbinenlager), was zu einem Ausfall der Wasserstoffdichtungen des Generators und katastrophalen Folgen führt.

Die Verwendung von Wasserstoff als Kühlmedium für Wechselstromgeneratoren hat sich als sicheres und wirksames Mittel erwiesen, um den Generator kühl zu halten und gleichzeitig Effizienzverluste in der Antriebsmaschine zu minimieren. Wasserstoff ermöglicht es uns, die maximale Erzeugung zu erreichen und gleichzeitig die Stator- und Feldwicklungen innerhalb der OEM-Temperaturgrenzen zu halten. Darüber hinaus können Wasserstoffunfälle jederzeit vermieden werden, indem sichere Betriebs- und Wartungspraktiken befolgt werden.