Gleichrichter: Regelbare Hochstrom-Gleichrichter-Anlage für den Testbetrieb von Elektrolyseblöcken

Description

Lieferung, Aufstellung und Inbetriebnahme eines regelbaren Hochstrom-Gleichrichters und Trafo für die Versorgung von Elektrolyseblöcken mit variabler Zell-Anzahl und Zell-Fläche mit elektrischer Energie im Leistungsbereich bis 450 kW Lot 1: Allgemeine Aufgabe: Der Gleichrichter und der zugehörige Trafo versorgen einen Elektrolyse-Block mit elektrischer Energie. Durch Variation des zugeführten Stroms wird die H2-Produktionsmenge bestimmt. Zudem muss die Spannung beim Anfahren des Systems konstant gehalten werden. Hierzu wird ein Gleichrichter benötigt, welcher sowohl über eine Strom- als auch über eine Spannungsregelung verfügt (analog zu einem Labornetzgerät). Das Gleichrichter-System muss zudem eine sicherheitsgerichtete Abschaltung und Verriegelung beinhalten, um die Energiezufuhr zum Elektrolyseblock und somit die Gasproduktion sicher zu stoppen bzw. freizugeben.Übersicht Anforderungen Gleichrichter-Anlage:Da Elektrolyse-Blöcke mit unterschiedlicher Zellanzahl und unterschiedlicher Zellfläche betrieben werden sollen, muss die Gleichrichteranlage einen möglichst großen Bereich an unterschiedlichen Ausgangsspannungen und Ausgangsströmen abdecken:• Der Ausgangsspannung-Bereich muss für eine vorgesehene Zellanzahl von 2-20 Zellen á 1,75-2,5 VDC bemessen sein (UDC= ~3…50V). • Der Ausgangsstrom sollte für den gesamten Ausgangsspannungsbereich von 1000…20.000 ADC regelbar sein. • Es sind beliebige Kombinationen von Strom- und Spannungswerten denkbar, wobei eine max. Ausgangsleistung von ~0,45 MWDC nicht überschritten wird. Der Ausgang des Gleichrichters muss potenzialfrei sein. Medienzuführungen des Elektrolyseblocks sind aufgrund der leitenden Flüssigkeiten mit Erdpotenzial verbunden.  Die Gleichrichteranlage soll am Niederspannungsnetz in Laborumgebung betrieben werden. Daher sind neben einem hohen Gleichrichter-Wirkungsgrad ein hoher Leistungsfaktor und minimale Netzrückwirkungen bzw. kleiner Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung auch in Teil-Last zwingend erforderlich. Spezifikation Gleichrichter-Anlage:Die Gleichrichteranlage soll die im Folgenden aufgeführten Hauptmerkmale aufweisen. Weitere Details sind im Lastenheft dokumentiert, das für die Angebotserstellung in der anschließenden Vergabephase zur Verfügung gestellt wird.1) DC-Ausgang: a. Arbeitsbereich Ausgangsspannung: 3 – 50 VDCb. Arbeitsbereich Ausgangsstrom: 1.000 – 20.000 ADCc. Ausgangsleistung: 0 – 450 kWDCUm unterschiedlichste Elektrolyseblöcke zu testen, müssen sämt¬liche Kombinationen von Ausgangsspannung und -strom in den spezifizierten Arbeitsbereichen unterhalb der max. Ausgangsleistung möglich sein.d. IDC-Rippel: < 5 % von IAktuelle. Regelgenauigkeit:• Ausgangsspannung: ± 0,5 % v. Umax ab Umin• Ausgangsstrom: ± 0,5 % v. Imax ab Iminf. Wirkungsgrad: > 90 % ab 30 % v. INenn2) AC-Einganga. Anschluss am Niederspannungsnetz: 400 VAC, 3 Phasen + PE, 50 Hzb. Leistungsmessung eingangsseitig: über Siemens PAC 4200 mit PROFINET- Anbindung3) Durch den geplanten Standort in Laborumgebung sind - auch bei Teillast -nötig:a. ein hoher Wirkleistungsfaktor (cos phi > 0,9 im gesamten definierten Arbeitsbereich / bei sämtliche U/I-Kombinationen) b. minimale Netzrückwirkungen (THD Werte, harmonische Oberschwingungen) Entsprechende Maßnahmen (wie aktive Kompensation) sind ggf. vorzusehen.4) Der DC-Ausgang des Gleichrichters muss potenzialfrei sein, da der Elektrolyseblock einseitig über die Medienanschlüsse auf Erdpotential liegt.5) Kühlung Gleichrichter:a. mit Kühlwasser (galvanisch getrennt vom el. Kreisen)b. Kühlwasserüberwachung (T, Durchfluss)6) Transformator: a. Trockentrafo, im Schrank integriertb. Aufstellung: frei in Hallec. Kühlung: • luftgekühlt• Temperaturregelung / Drehzahl- (im Trafo-Schrank)d. Primärseitige Abschaltung des Trafos 7) Steuerung / Regelunga. Regelung Strom- und Spannung mit Soll-Wert-Vorgabe DC-Strom und DC-Spannungb. Eigene Steuerung mit Ansteuerung und Überwachung aller benötigen Funktionen (Trafo, Leistungsteil, Kühlwasser, Lüftung, etc.)c. Einstellbarer Regelparameter und Betriebs-Grenzen für Strom, Spannung, Leistung (Anpassung auf unterschiedliche Blockgrößen) d. Kommunikation über PROFINET via Siemens PN/PN-Koppler 8) Sicherheitsgerichtete Abschaltung von Spannungsversorgung und DC-Ausgang, SIL 2 fähig. Sicherheitsgerichtete Verriegelung des DC-Ausgangs zur Freigabe des Elektrolysebetriebs, SIL 1 fähig.9) Allgemeine Angaben:a. Gleichrichter & Trafo bevorzugt in Standard-Schränkenb. Vollständige Dokumentation mit Bedienungsanleitung, Pläne, FAT-Messprotokolle, Kalibrierzertifikat (U, I), etc.c. CE-Zertifikat