EP4736308A1 - Elektrolysevorrichtung - Google Patents

Elektrolysevorrichtung

Info

Publication number
EP4736308A1
EP4736308A1 EP24728906.9A EP24728906A EP4736308A1 EP 4736308 A1 EP4736308 A1 EP 4736308A1 EP 24728906 A EP24728906 A EP 24728906A EP 4736308 A1 EP4736308 A1 EP 4736308A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
converters
choke
electrolysis device
connection
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24728906.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Lobmeyer
Franz Schwimmbeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innomotics GmbH
Original Assignee
Innomotics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innomotics GmbH filed Critical Innomotics GmbH
Publication of EP4736308A1 publication Critical patent/EP4736308A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60—Constructional parts of cells
    • C25B9/65—Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysevorrichtung (1) mit einem Stromrichter (2), einem Elektrolyseur (3) und Netzan- schlüssen (4). Zur Verbesserung der Elektrolyseeigenschaften wird vorgeschlagen, dass die Elektrolysevorrichtung (1) zwei Stromrichter (2) umfasst, wobei die Stromrichter (2) gleich- spannungsseitig in einer Parallelschaltung angeordnet sind, wobei der Elektrolyseur (3) mit der Gleichspannungsseite des Stromrichters (2) elektrisch verbunden ist, wobei jede Phase (21) der Stromrichter (2) über eine Drossel (5) mit einem der Netzanschlüsse (4) elektrisch verbunden ist, wobei die Elekt- rolysevorrichtung (1) eine Steuervorrichtung (6) aufweist, die eingerichtet ist, die Stromrichter (2) versetzt zu tak- ten. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrei- ben einer derartigen Elektrolysevorrichtung (1), wobei die Stromrichter (2) versetzt getaktet werden.

Description

Beschreibung
Elektrolysevorrichtung
Die Erfindung betri f ft eine Elektrolysevorrichtung mit einem Stromrichter, einem Elektrolyseur und Netzanschlüssen . Ferner betri f ft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Elektrolysevorrichtung .
Mit Hil fe eines Elektrolyseurs lässt sich eine Stof fumwandlung als chemische Reaktion herbei führen . Dabei findet eine Elektrolyse statt . Der Elektrolyseur wird dazu aus einer Energiequelle oder einem Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt . Eine Wechselspannung der Energiequelle oder des Energieversorgungsnetzes wird dabei mittels eines Stromrichters in eine Gleichspannung für den Elektrolyseur umgewandelt . Daher wird dieser Stromrichter auch als Gleichrichter bezeichnet . Als Stromrichter kommen dazu netzgeführte Stromrichter wie Diodengleichrichter oder Thyristorstromrichter, auch als thyristorgesteuerte Stromrichter bezeichnet , zum Einsatz . Darüber hinaus auch selbstgeführte Stromrichter, beispielsweise auf der Basis von IGBT Halbleitern, bekannt . Diese selbstgeführten Stromrichter werden aufgrund ihres gepulsten Betriebs auch als Pulsstromrichter bezeichnet .
Drosseln können als Gleichtaktdrossel , auch als Common Mode Drossel bezeichnet , ausgeführt sein . Dabei weist die Drossel mehrere Wicklungen auf , die magnetisch gekoppelt sind . Die magnetische Kopplung führt dazu, dass Gleichtaktströme unterdrückt werden . Im Gegensatz dazu kann eine Drossel auch als Gegentaktdrossel ausgebildet sein . Dann führt die Kopplung dazu, dass Gegentaktströme unterdrückt werden .
Zukünftig wird die Elektrolyse bei der wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Erzeugung von Wasserstof f beispielsweise als synthetischer Kraftstof f an Bedeutung gewinnen . Dabei wird mittels eines Elektrolyseurs bzw . einer entsprechenden Elektrolysevorrichtung Wasserstof f erzeugt . Dieser Kraftstof f auf der Basis von Wasserstof f kann signi fikant zur Senkung von klimaschädlichen C02 Emissionen beitragen .
Aus der Veröf fentlichung „Steuerverfahren für selbstgeführte Stromrichter" ( Felix Jenni , Dieter Wüest ; Zürich : vdf , Hoch- schulverl . an der ETH Zürich; Stuttgart : Teubner, 1995 ) ist eine versetzte Taktung von Stromrichtern bekannt .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Elektrolysevorrichtung zu verbessern .
Diese Aufgabe wird durch eine Elektrolysevorrichtung, aufweisend zwei Stromrichter, einen Elektrolyseur und Netzanschlüsse gelöst , wobei die Stromrichter gleichspannungsseitig in einer Parallelschaltung angeordnet sind, wobei der Elektrolyseur mit der Gleichspannungsseite des Stromrichters elektrisch verbunden ist , wobei j ede Phase der Stromrichter über eine Drossel mit einem der Netzanschlüsse elektrisch verbunden ist , wobei die Elektrolysevorrichtung eine Steuervorrichtung aufweist , die eingerichtet ist , die Stromrichter versetzt zu takten . Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Elektrolysevorrichtung gelöst , wobei die Stromrichter versetzt getaktet werden .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde , dass sich die Wirkungsweise eines Elektrolyseurs deutlich verbessern lässt , wenn die Spannung an der Gleichspannungsseite des Stromrichters , die zur Speisung des Elektrolyseurs dient , idealerweise frei von Oberschwingungen ist . Auch eine Reduzierung von Oberschwingungen führt dabei schon zu einer teilweise deutlichen Steigerung der Ef fi zient der Elektrolyse . Dazu wird die Ausbildung von Oberschwingungen verhindert oder zumindest unterdrückt . Die Verwendung von selbstgeführten Stromrichtern erlaubt die Puls frequenz dieser Stromrichter vorzugeben und zu variieren . Dabei ist es auch möglich, parallel angeordnete Stromrichter versetzt zu Takten .
Ein großer Anteil von Oberschwingungen, insbesondere von niederfrequenten Oberschwingungen unterhalb von 1 kHz , kann dadurch beseitigt werden, dass der Stromrichter als selbstgeführter Stromrichter ausgebildet ist . Mit anderen Worten ist der Stromrichter als Pulsstromrichter ausgebildet . Dabei hat es sich für eine gleichmäßige Energieaufnahme aus dem Energieversorgungsnetz und einer einfachen Übertragung der elektrischen Energie als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stromrichter dreiphasig ausgebildet ist und damit die Energieübertragung zwischen den Netzanschlüssen und dem Stromrichter dreiphasig ausgebildet ist .
Zur weiteren Reduktion der Oberschwingungen werden für die Umwandlung der Wechselspannung einer Energiequelle oder eines Energieversorgungsnetzes , wobei die Energiequelle auch ein Teil des Energieversorgungsnetzes sein kann, in die Gleichspannung für die Speisung des Elektrolyseurs mindestens zwei Stromrichter in der Elektrolysevorrichtung angeordnet , die gleichspannungsseitig parallel angeordnet sind . Die Netzanschlüsse der Elektrolysevorrichtung dienen zur Verbindung der Elektrolysevorrichtung mit einem Energieversorgungsnetz .
Pulsstromrichter mit Gleichspannungs zwischenkreis arbeiten typischerweise mit Kondensatoren im Zwischenkreis als Energiespeicher . Durch die Schaltvorgänge im Stromrichter werden diese Kondensatoren mit einem Wechselstrom belastet . Die dabei entstehenden Verluste bzw . die zulässige Stromtragfähigkeit der Kondensatoren sind ein wesentliches Dimensionierungskriterium .
Die einzelnen Phasen der Stromrichter werden über j eweils eine Drossel mit einem der Netzanschlüsse verbunden . Die Drossel dient zur Entkopplung der beiden Stromrichter . Dabei werden zur Verringerung von gleichspannungsseitigen Strömen und Spannungen die beiden Stromrichter versetzt getaktet . Durch die versetzte Taktung kompensieren sich die Oberschwingungen bei der Takt f requenz .
Um den Ef fekt der versetzten Taktung ausnutzen zu können, sind mindestens zwei Stromrichter gleichspannungsseitig in einer Parallelschaltung angeordnet .
Elektrolyseure werden heute größtenteils mit netzgeführten Stromrichtern, insbesondere mit Thyristorstromrichtern oder Diodenstromrichtern, gespeist . Diese weisen eine hohe Energiedichte auf und können damit hohe Leistungen für den Prozess der Elektrolyse bereitstellen . Es hat sich j edoch gezeigt , dass aufgrund der geringen Belastung mit Oberschwingungen der Elektrolyseur weitaus ef fi zienter betrieben werden kann . Für die gleiche Ausbeute bei der chemischen Reaktion im Elektrolyseur wird deutlich weniger elektrische Leistung benötigt , so dass auf die hohe Leistungsdichte von netzgeführten Stromrichtern verzichtet werden kann . Auch mit einer geringeren Gesamtleistung von mindestens zwei selbstgeführten Stromrichtern, d . h . Pulsstromrichtern, ist eine gleiche Stof fmenge durch Elektrolyse erzeugbar .
Insbesondere für die Herstellung von Wasserstof f mittels Elektrolyse ist dieser Ef fekt deutlich zu beobachten . Auch mit geringerer elektrischer Leistung bei geringerem Oberschwingungsanteil in der Gleichspannung ist die gleiche , wenn nicht sogar eine größere Menge an Wasserstof f durch den Elektrolyseur erzeugbar . Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn durch die versetzte Taktung Oberschwingungen unterhalb von 50 kHz beseitigt werden . Auch bei einer Beseitigung von Oberschwingungen in einem Frequenzbereich bis zu 10 kHz ist eine deutlich verbesserte und ef fi zientere Produktion von Wasserstof f gemessen an der benötigten elektrischen Leistung nachweisbar . Mit anderen Worten wird bei geringerem Oberschwingungsgehalt , insbesondere bei Oberschwingungen unterhalb 10 kHz bzw . 50 kHz deutlich weniger elektrische Leistung für die Elektrolyse benötigt .
Bisher werden zur Wasserstof fproduktion vorwiegend netzgeführte Stromrichter mit Gleichstromzwischenkreis eingesetzt . Es wird vorgeschlagen, zum einen selbstgeführte Pulsstromrichter mit Gleichspannungs zwischenkreis zu verwenden . Weiter wird vorgeschlagen, diesen Gesamtstromrichter , ausgebildet als Pulsstromrichter, in mehrere Stromrichter auf zuteilen, die gleichspannungsseitig in einer Parallelschaltung angeordnet sind und die Schaltelemente der einzelnen Stromrichter phasenversetzt zu betreiben, um den Betrieb und die Dimensionierung dafür zu optimieren .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Drossel zwei Wicklungen und drei Anschlüsse auf , wobei eine erste der Wicklungen zwischen einem ersten Anschluss der drei Anschlüsse und einem zweiten Anschluss der drei Anschlüsse angeordnet ist , wobei eine zweite der Wicklungen zwischen dem ersten Anschluss der drei Anschlüsse und einem dritten Anschluss der drei Anschlüsse angeordnet ist , wobei der erste Anschluss mit einem der Netzanschlüsse elektrisch verbunden ist , wobei der zweiter Anschluss mit einer Phase eines ersten Stromrichters der zwei Stromrichter elektrisch verbunden ist , wobei der dritter Anschluss mit einer Phase eines zweiten Stromrichters der zwei Stromrichter elektrisch verbunden ist , wobei die Wicklungen derart magnetisch gekoppelt sind, dass Magnetfelder hervorgerufen durch einen Strom in einer Richtung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss der Drossel und durch einen Strom in Richtung vom ersten Anschluss zum dritten Anschluss sich zumindest teilweise kompensieren . Mit diesen gekoppelten Wicklungen kann eine besonders einfache und kostengünstige Entkopplung der beiden Stromrichter erreicht werden . Die magnetische Kopplung der beiden Wicklungen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass diese auf einem gleichen Kern angeordnet sind, der das Magnetfeld innerhalb der Drossel führt . Dabei sind die Wicklungen so zueinander ausgerichtet , dass ein Strom zwischen den beiden Stromrichtern eine hohe Induktivität erfährt , während ein gleich großer Strom zwischen erstem Anschluss der Drossel zu den beiden Stromrichtern eine geringe Induktivität erfährt . Eine derartige Drossel wird auch als Gegentaktdrossel bezeichnet . Das hat den Vorteil , dass diese Drossel , insbesondere der magnetische Kreis der Drossel , nur für die Oberschwingungen zwischen den Stromrichtern ausgelegt werden muss . Durch die Kompensationswirkung des Stroms vom Netzanschluss zu den beiden Stromrichtern spielt dieser für die Auslegung keine oder nahezu keine Rolle . Da der Anteil der Oberschwingungen im Vergleich zu dem aus dem Energieversorgungsnetz bezogenen Strom sehr gering ist , kann die Drossel besonders klein, kompakt und kostengünstig ausgeführt werden . Zudem ist mit dieser Drossel aufgrund der hohen Induktivität eine besonders gute Entkopplung zwischen den Stromrichtern, insbesondere falls die Elektrolysevorrichtung genau zwei Stromrichter aufweist zwischen den beiden Stromrichtern, realisierbar . Zudem ist diese Entkopplung unabhängig von der elektrischen Leistung der Elektrolysevorrichtung .
Dabei wird für j ede Phase j eweils eine derartige Drossel vorgesehen, die j eweils mit einem der Netzanschlüsse , einer Phase des ersten Stromrichters und einer Phase des zweiten Stromrichters verbunden ist .
Bei der Verwendung von mehr als zwei Stromrichtern weisen die Drosseln j eweils entsprechend viele Wicklungen, also über die zwei Wicklungen hinaus weitere Wicklungen, auf . Die Anzahl der Wicklungen pro Drossel entspricht der Anzahl der Stromrichter . Dabei wird ein Anschluss der weiteren Wicklungen mit dem Netzanschluss verbunden und der andere Anschluss mit einer Phase des weiteren Stromrichters .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den j eweiligen Netzanschlüssen und der Drossel eine weitere Drossel angeordnet . Die mit zwei gekoppelten Wicklungen ausgestatte Drossel wirkt in erster Linie auf die Oberschwingungen, die sich aufgrund der Schalthandlungen zwischen den Stromrichtern ergeben . Um darüber hinaus auch das Verhalten gegenüber dem Netzanschluss insbesondere für die Leistungsaufnahme aus dem Energieversorgungsnetz zu beeinflussen und zu optimieren, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dafür ein entsprechendes Bauteil als weitere Drossel zwischen der Drossel und dem Netzanschluss anzuordnen . Damit kann das Regelverhalten bezüglich der Leistungsaufnahme und das Störverhalten bezüglich der Oberschwingungen getrennt voneinander ausgelegt , dimensioniert und verbessert werden . Die dabei entstehenden Drosseln sind entsprechend klein und kostengünstig herstellbar, da diese im Wesentlichen auf die Leistung der Elektrolysevorrichtung aus zulegen sind .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Netzanschlüssen und der Drossel ein Transformator angeordnet . Mit Hil fe des Trans formators ist die Elektrolysevorrichtung galvanisch vom Energieversorgungsnetz bzw . der Energiequelle getrennt . Gerade bei der Elektrolyse hat sich diese Anordnung als vorteilhaft erwiesen, da mit den Elektroden immer die Gefahr von vagabundierenden Strömen gegeben ist . Diese können dazu führen, dass sich beispielsweise über das Erdpotential ein Strompfad schließt und zu unerwünschten Strömen innerhalb der Elektrolysevorrichtung oder des Elektrolyseurs führt . Mit Hil fe des Trans formators können diese Ströme wirkungsvoll vermieden werden . Darüber hinaus erlaubt der Trans formator, dass dieser das Spannungsniveau der Elektrolysevorrichtung an das Spannungsniveau des Energieversorgungsnetzes oder der Spannungsquelle anpasst .
Sofern der Trans formator separate Wicklung für die Verbindung mit den j eweiligen Stromrichtern vorsieht , ist auch eine galvanische Entkopplung zwischen den Stromrichtern gegeben . Dadurch können auch Ausgleichsströme , insbesondere Wechselstromanteile bei den Ausgleichsströmen, zwischen den Stromrichtern vermieden oder reduziert werden . Dies kann zu einem ef fi zienten Betrieb der Elektrolysevorrichtung maßgeblich beitragen . Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele näher beschrieben und erläutert . Es zeigen :
FIG 1 bis FIG 3 Aus führungsbeispiele einer Elektrolysevorrichtung
Die FIG 1 zeigt eine Elektrolysevorrichtung 1 . Diese umfasst einen Elektrolyseur 3 , der von zwei gleichspannungsseitig in einer Parallelschaltung angeordneten Pulsstromrichtern 2 gespeist wird . Zur Stützung der Eingangsspannung des Elektroly- seures 3 ist im Zwischenkreis ein Kondensator 11 angeordnet . Bei den beiden Pulsstromrichtern 2 handelt es sich um selbstgeführte Stromrichter 2 mit abschaltbaren Hableitern . Gesteuert und/oder geregelt werden diese Stromrichter 2 von einer Steuervorrichtung 6 , die es ermöglicht , die beiden Stromrichter 2 versetzt zu takten . Eingangsseitig, d . h . wechselspannungsseitig, sind die Stromrichter 2 dreiphasig ausgebildet . Zur Aufnahme von elektrischer Energie sind die Stromrichter 2 wechselspannungsseitig über einen Trans formator 8 und Drosseln 5 mit Netzanschlüssen 4 verbunden . Aufgrund der Dreipha- sigkeit sind drei Netzanschlüsse 4 vorhanden . Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist j edoch nur einer dargestellt und die drei Phasen über entsprechende Striche an der elektrischen Verbindung angedeutet . Ebenso hat der Stromrichter 2 drei Eingänge , die auch als Phasen bezeichnet werden und in der FIG 1 nicht näher dargestellt sind . Die Netzanschlüsse 4 sind ebenfalls dreiphasig mit einer Energiequelle 9 oder einem Energieversorgungsnetz verbunden . Dabei kann die Energiequelle 9 Teil eines Energieversorgungsnetzes sein .
Mit Hil fe der Drosseln 5 ist die Leistung der Energieversorgungsvorrichtung einfacher und genauer regel- und steuerbar . Mit Hil fe des Trans formators 8 kann das Spannungsniveau der Elektrolysevorrichtung 1 , d . h . der darin angeordneten Stromrichter 2 , an das Spannungsniveau der Energiequelle 9 angepasst werden . Darüber hinaus können durch separate Wicklungen des Trans formators 8 die Stromrichter 2 wechselspannungsseitig entkoppelt werden . Darüber hinaus tragen auch die Drosseln 5 zur Entkopplung der Stromrichter 2 bei .
Alternativ kann die Elektrolysevorrichtung 1 auch mit einer einphasigen Energiequelle 9 verbunden sein . Dann sind sowohl die Stromrichter 2 als auch der Trans formator 8 einphasig ausgeführt . In diesem Fall sind dann zwei Netzanschlüsse 4 vorhanden, einer für die Phase und einer für den Neutralleiter, der als Bezugspunkt dient .
Die FIG 2 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel einer Elektrolysevorrichtung 1 . Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Beschreibung zur FIG 1 sowie auf die eingeführten Bezugs zeichen verwiesen . Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Steuervorrichtung 6 zur Steuerung bzw . Regelung der Stromrichter 2 verzichtet .
Die Drossel 5 ist bei diesem Aus führungsbeispiel mit zwei Wicklungen 50 ausgeführt , die magnetisch gekoppelt sind und eine Gegentaktdrossel bilden . Für j ede Phase 21 des Stromrichters 2 weist die Elektrolysevorrichtung 1 eine derartige Drossel 5 auf . Dabei ist ein erster Anschluss 51 der Drossel 5 mit einem der Netzanschlüsse 4 verbunden, ein zweiter Anschluss 52 der Drossel 5 mit einem ersten der Stromrichter 2 verbunden und ein dritter Anschluss 53 der Drossel 5 mit einem zweiten der Stromrichter 2 verbunden . Die Kopplung der Wicklungen 50 ist dabei so ausgeführt , dass sich für einen Strom zwischen dem zweiten Anschluss 52 und dritten Anschluss 53 eine größere Induktivität ergibt als für einen Strom zwischen dem ersten Anschluss 51 und dem zweiten Anschluss 52 bzw . zwischen dem ersten Anschluss 51 und dem dritten Anschluss 53 , da sich die in der Drossel 5 entstehenden Magnetfelder durch einen Strom vom ersten Anschluss 51 zum zweiten Anschluss 52 und einen Strom vom ersten Anschluss 51 zum dritten Anschluss 53 zumindest teilweise kompensieren . Eine derartige Drossel 5 wird auch als Gegentaktdrossel bezeichnet . Die Energieversorgung erfolgt , wie dargestellt , vorzugsweise dreiphasig, kann allerdings alternativ auch einphasig ausgeführt sein . Die drei Phasen der Energiequelle 9 sind mit Lx , L2 und L3 bezeichnet . Die Kopplung der Wicklungen 50 und die Wicklungen 50 selbst werden dabei so ausgelegt , dass sich für die Energieversorgung des Elektrolyseurs 3 und die Entkopplung der beiden Stromrichter 2 das gewünschte Verhalten ergibt . Auch in diesem Aus führungsbeispiel werden die Stromrichter 2 vorzugsweise versetzt getaktet . Durch die kompensierende Wirkung der Ströme vom ersten Anschluss 51 zum zweiten Anschluss 52 und vom ersten Anschluss 51 zum dritten Anschluss 53 muss der magnetische Kreis der Drossel 5 nur auf das Störströmverhalten der Oberschwingungen ausgelegt werden . Für das Verhalten in Bezug auf die Energieaufnahme kann, wie in FIG 3 dargestellt , eine weitere Drossel 7 in die Verbindung zwischen Netzanschluss 4 und Drossel 5 angeordnet sein, die das Verhalten der Energieaufnahme insbesondere hinsichtlich der Regelbarkeit und/oder Steuerbarkeit verbessert . Dann braucht auch nur diese weitere Drossel 7 in ihrer magnetischen Auslegung auf den Strom zur Energiequelle 9 ausgelegt zu werden . Des Weiteren kann zu einer Anpassung der Spannungsniveaus von Energieversorgungsnetz 9 und Elektrolysevorrichtung 1 wie in FIG 3 dargestellt ein Trans formator 8 in der Elektrolysevorrichtung 1 zwischen den Netzanschlüssen 4 und der weiteren Drossel 7 angeordnet werden . Zur Vermeidung von Wiederholungen bei der Beschreibung des Aus führungsbeispiels der FIG 3 wird auf die Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 sowie auf die dort eingeführten Bezugs zeichen verwiesen .
Zusammenfassend betri f ft die Erfindung eine Elektrolysevorrichtung 1 mit einem Stromrichter 2 , einem Elektrolyseur 3 und Netzanschlüssen 4 . Zur Verbesserung der Elektrolyseeigenschaften wird vorgeschlagen, dass die Elektrolysevorrichtung 1 zwei Stromrichter 2 umfasst , wobei die Stromrichter 2 gleichspannungsseitig in einer Parallelschaltung angeordnet sind, wobei der Elektrolyseur 3 mit der Gleichspannungsseite des Stromrichters 2 elektrisch verbunden ist , wobei j ede Phase 21 der Stromrichter 2 über eine Drossel 5 mit einem der Netzanschlüsse 4 elektrisch verbunden ist, wobei die Elektrolysevorrichtung 1 eine Steuervorrichtung 6 aufweist, die eingerichtet ist, die Stromrichter 2 versetzt zu takten. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer der- artigen Elektrolysevorrichtung 1, wobei die Stromrichter 2 versetzt getaktet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrolysevorrichtung (1) , aufweisend zwei selbstgeführte Stromrichter (2) , einen Elektrolyseur (3) und Netzanschlüsse (4) , wobei die Stromrichter (2) gleichspannungsseitig in einer Parallelschaltung angeordnet sind, wobei der Elektrolyseur (3) mit der Gleichspannungsseite des Stromrichters (2) elektrisch verbunden ist, wobei jede Phase (21) der Stromrichter (2) über eine Drossel (5) mit einem der Netzanschlüsse (4) elektrisch verbunden ist, wobei die Elektrolysevorrichtung (1) eine Steuervorrichtung (6) aufweist, die eingerichtet ist, die Stromrichter (2) versetzt zu takten.
2. Elektrolysevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Drossel (5) zwei Wicklungen (50) und drei Anschlüsse (51,52,53) aufweist, wobei eine erste der Wicklungen (50) zwischen einem ersten Anschluss (51) der drei Anschlüsse (51,52,53) und einem zweiten Anschluss (52) der drei Anschlüsse (51,52,53) angeordnet ist, wobei eine zweite der Wicklungen (50) zwischen dem ersten Anschluss (51) der drei Anschlüsse (51,52,53) und einem dritten Anschluss (53) der drei Anschlüsse (51,52,53) angeordnet ist, wobei der erste Anschluss (51) mit einem der Netzanschlüsse (4) elektrisch verbunden ist, wobei der zweiter Anschluss (52) mit einer Phase (21) eines ersten Stromrichters der zwei Stromrichter (2) elektrisch verbunden ist, wobei der dritter Anschluss (53) mit einer Phase (21) eines zweiten Stromrichters der zwei Stromrichter (2) elektrisch verbunden ist, wobei die Wicklungen (50) derart magnetisch gekoppelt sind, dass Magnetfelder hervorgerufen durch einen Strom in einer Richtung vom ersten Anschluss (51) zum zweiten Anschluss (52) der Drossel (5) und durch einen Strom in Richtung vom ersten Anschluss (51) zum dritten Anschluss (53) sich zumindest teilweise kompensieren.
3. Elektrolysevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder
2, wobei zwischen den jeweiligen Netzanschlüssen (4) und der Drossel (5) eine weitere Drossel (7) angeordnet ist.
4. Elektrolysevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
3, wobei zwischen den Netzanschlüssen (4) und Drossel (5) ein Transformator (8) angeordnet ist.
5. Verfahren zum Betreiben einer Elektrolysevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stromrichter (2) versetzt getaktet werden.
EP24728906.9A 2023-06-27 2024-05-14 Elektrolysevorrichtung Pending EP4736308A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP23181667.9A EP4485784A1 (de) 2023-06-27 2023-06-27 Elektrolysevorrichtung
PCT/EP2024/063167 WO2025002648A1 (de) 2023-06-27 2024-05-14 Elektrolysevorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4736308A1 true EP4736308A1 (de) 2026-05-06

Family

ID=87003006

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23181667.9A Withdrawn EP4485784A1 (de) 2023-06-27 2023-06-27 Elektrolysevorrichtung
EP24728906.9A Pending EP4736308A1 (de) 2023-06-27 2024-05-14 Elektrolysevorrichtung

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23181667.9A Withdrawn EP4485784A1 (de) 2023-06-27 2023-06-27 Elektrolysevorrichtung

Country Status (3)

Country Link
EP (2) EP4485784A1 (de)
CN (1) CN121586990A (de)
WO (1) WO2025002648A1 (de)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020061905A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-02 Abb Schweiz Ag Apparatus for conversion between ac power and dc power
FR3105266B1 (fr) * 2019-12-19 2021-11-19 Air Liquide Combinaison de systèmes d’électronique de puissance régulés en filtration harmonique et/ou en compensation de puissance réactive alimentant une unité asservie de production d’hydrogène et d’oxygène par électrolyse de l’eau

Also Published As

Publication number Publication date
EP4485784A1 (de) 2025-01-01
WO2025002648A1 (de) 2025-01-02
CN121586990A (zh) 2026-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2815497B1 (de) Netzeinspeisevorrichtung, energieeinspeisesystem sowie verfahren zum betrieb einer netzeinspeisevorrichtung
WO2022063543A1 (de) Verfahren zum betrieb eines hybrid-gleichrichters, hybrid-gleichrichter und elektrolyseanlage mit einem derartigen hybrid-gleichrichter
DE102022111107B4 (de) Energieversorgungsvorrichtung für eine Elektrolyseeinheit und Elektrolyseanlage
EP4150134A1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektrolyseurs, verbindungsschaltung, gleichrichter und elektrolyseanlage zur durchführung des verfahrens
DE102008028952A1 (de) AC-DC-Zwischenkreis-Wandler mit sehr weitem AC-Eingangsspannungs-Bereich
EP4540021A1 (de) Elektrolysesystem
DE112005000294B4 (de) Motorantriebsvorrichtung
EP1969707A1 (de) Schaltungsanordnung mit doppeldrossel zur erzeugung einer wechselspannung oder eines wechselstroms
EP3195440B1 (de) Verfahren zum übertragen elektrischer energie zwischen einem wechselstromnetz und einem gleichstromnetz
WO2020169361A1 (de) Antriebssystem, insbesondere für ein fahrzeug
EP4736308A1 (de) Elektrolysevorrichtung
EP4309277B1 (de) Verfahren zum betrieb eines gleichstromstellers zur versorgung einer elektrolyseeinrichtung mit elektrischer betriebsenergie und gleichspannungswandler
DE102023107921B3 (de) Verfahren und Wechselrichtersystem mit Leistungsfaktorkorrektur zur Bereitstellung eines Multiphasenstroms
EP4643430A1 (de) Steuern einer elektrolyseanlage zum erzeugen von wasserstoff und sauerstoff durch eine elektrolyse von wasser
WO2025093148A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung für einen elektrolyseur
WO2024056744A1 (de) Elektrischer gleichspannungswandler zum wandeln einer eingangs-gleichspannung in eine ausgangs-gleichspannung
DE102023201488A1 (de) Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Elektrolyseurs, mit einer Gleichspannung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP4518136A1 (de) Resonanter dc-steller und verfahren zum betreiben eines resonanten dc-stellers
EP4485783A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung für einen elektrolyseur und elektrolysevorrichtung
DE102023203895A1 (de) Dreiphasen-AC/DC-Wandler sowie Verfahren zum Betrieb desselben
DE102023105589A1 (de) Leistungsfluss-Regelsystem zum Einsatz in einem elektrischen Netz
DE102023203951A1 (de) Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Elektrolyseurs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2024061457A1 (de) Vorrichtung zur gleichstromversorgung von elektrolysezellen
WO2013023981A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer umrichterschaltung
WO2024175300A1 (de) Vorrichtung zur versorgung eines verbrauchers, insbesondere eines elektrolyseurs, sowie ein verfahren zur ansteuerung der vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE