Generatori di raffreddamento con idrogeno

L'idrogeno ci consente di ottenere la massima generazione mantenendo lo statore e gli avvolgimenti di campo entro i limiti di temperatura OEM.

DiThomas Ward, consulente senior per la formazione,Noi Energie Produzione di Energia

L’idrogeno è un elemento davvero unico. Elencato al primo posto nella tavola periodica degli elementi e con un peso atomico leggermente superiore a 1,0, non ha colore, odore, sapore o fiamma apparente quando brucia. In altre parole, i tuoi sensi non ti diranno quando sei nei guai.

Ma l’idrogeno puro viene utilizzato per raffreddare molti dei nostri generatori CA e per una serie di buone ragioni. Impariamo perché.

Nel 1935, il nuovo generatore Allis Chalmers da 80 MW dell'Unità 1 a Port Washington, nel Wisconsin, era raffreddato ad aria. Pochi anni dopo, l'impianto commissionò l'Unità 2, che era identica all'Unità 1 tranne che per le dimensioni del generatore, che era più piccolo del 30% perché raffreddato utilizzando idrogeno puro. L’idrogeno era un’idea nuova che ha davvero contribuito a migliorare l’efficienza e il potenziale di raffreddamento dei grandi generatori per diversi motivi:

Quando la purezza dell'idrogeno è compresa tra il 4% e il 75%, diventa estremamente infiammabile. Ciò diventa ancora più pericoloso se consideriamo la facilità con cui l’idrogeno si mescola con l’atmosfera circostante. Questo è diverso da un gas come il propano, che è molto pesante e può accumularsi in luoghi isolati. È molto importante monitorare continuamente la purezza del gas del generatore per garantire che sia sempre puro almeno al 90% durante il funzionamento. La maggior parte dei servizi pubblici mantiene la purezza ben al di sopra del 90% per consentire un ragionevole margine di errore.

Quando l'idrogeno brucia (ossidandosi), non produce una fiamma visibile. Pertanto, produce pochissimo calore radiante (se non nullo). Ciò è molto pericoloso perché quando si crea calore radiante, il personale può percepire il calore da molto lontano. Con l’idrogeno, una persona potrebbe semplicemente camminare nel fuoco, essendo soggetta a gravi ustioni e all’inalazione di gas caldo.

L'elevato contenuto energetico dell'idrogeno implica che la reazione (esplosione) dell'idrogeno rilascia circa 2,5 volte l'energia termica della stessa quantità (peso massico) di benzina. Il disastro dell'Hindenburg nel 1937 fu il risultato di una piccola perdita di idrogeno che fu incendiata da un fulmine o dall'elettricità statica mentre cercava di attraccare. Il dirigibile fu completamente distrutto in circa 30 secondi.

Poiché le molecole di idrogeno sono minuscole, è praticamente impossibile evitare perdite. A causa delle piccole dimensioni delle molecole, vi è un flusso costante di idrogeno all'interno e dal sistema dell'olio di tenuta. Ciò è inevitabile, quindi è importante disporre di un mezzo di liberazione continua, o di "detraining" dell'idrogeno dal petrolio. Le guarnizioni dell'albero del generatore per progettazione non sono "a prova di perdite" al 100%, quindi il gas deve essere aggiunto regolarmente per mantenere la pressione e la purezza adeguate. Piccole perdite dalle guarnizioni dell'albero di solito non presentano alcun pericolo perché la maggior parte delle aree della turbina e del generatore sono ben ventilate, quindi il gas che fuoriesce non raggiungerà mai concentrazioni pericolose. D’altro canto, i generatori installati parzialmente sotto l’impalcato della turbina possono effettivamente avere accumuli di idrogeno sotto l’impalcato della turbina in cemento. Queste aree richiedono un monitoraggio frequente (o continuo) per concentrazioni pericolose.

L'idrogeno viene immagazzinato secco, aggiunto secco e mantenuto asciutto nel generatore a un punto di rugiada di circa -140 F. La secchezza del gas rende molto facile l'autoaccensione nell'aria. Nei casi gravi e catastrofici in cui una turbina subisce vibrazioni distruttive o velocità eccessiva, la vibrazione viene trasferita istantaneamente ai cuscinetti del generatore (che sono meno robusti dei cuscinetti del perno della turbina), causando un guasto delle guarnizioni dell'idrogeno del generatore e producendo risultati catastrofici.

L'utilizzo dell'idrogeno come mezzo di raffreddamento per i generatori CA si è dimostrato un mezzo sicuro ed efficace per mantenere il generatore fresco riducendo al minimo le perdite di efficienza nel motore primo. L'idrogeno ci consente di ottenere la massima generazione mantenendo lo statore e gli avvolgimenti di campo entro i limiti di temperatura OEM. Inoltre, gli incidenti legati all'idrogeno possono sempre essere evitati seguendo pratiche di funzionamento e manutenzione sicure.