Yakıt Hücresi Sistemi "Performans Savaşçısı"na Bir Bakış

Bu, sektörün "İyi bir yakıt hücresi sistemi nedir?" sorusuna daha net bir cevaba sahip olduğu anlamına geliyor. Yakıt hücresi sistemi, bu soruyu pratik eylemlerle yanıtlıyor. Otomotiv ve enerji üretimi olmak üzere iki ana senaryoya odaklanan Dr. Hou Junbo, teknik ekibe liderlik ederek sistem kararlılığı, güvenilirlik, hidrojen tüketimi, arıza oranı ve ömür gibi temel göstergelerin tasarımını ve süreç iyileştirmesini optimize etti ve sektöre iki mükemmel ürün sundu: otomotiv motor sistemi ve hidrojen enerjisi depolama enerji üretim sistemi.

Otomotiv alanında, binek otomobiller, şehir içi otobüsler, hafif, orta ve ağır kamyonlar, forkliftler, treylerler, inşaat makineleri vb. birçok araçta yaygın olarak kullanılabilen, 30kW~235kW güç aralığında bir dizi yakıt hücresi motor sisteminin geliştirme çalışmalarını tamamladık.

Otomotiv yakıt hücresi motor ürünleri (solda 70 kW, sağda 235 kW)

Bunlar arasında, HYPSR-04 model 70KW araç içi sistemlerle donatılmış 17 hidrojen yakıt hücreli otobüs, yakın zamanda etkileyici işletme verileri ortaya koydu: Bu 17 otobüs, Zhejiang Eyaleti, Jiaxing Şehri, Jiashan İlçesinde yaklaşık bir buçuk yıldır aralıksız olarak çalışıyor ve toplam 800.000 kilometre yol kat etti. Ortalama hidrojen tüketimi ise 100 km'de 3,7 kg olup, sektör ortalaması olan 100 km'de 5 kg'ın çok altında kalarak, Jiashan Şehrinin toplu taşıma enerji tasarrufu ve çevre koruma dönüşümüne önemli katkılar sağladı.

Jiashan İlçe Otobüsü

Satın alma maliyetine ek olarak, 100 kilometre başına enerji tüketimi, aracın en önemli ekonomik göstergelerinden biridir. Yakıt hücreli araçların ticarileştirilmesi için, tüm aşamalarda maliyet düşürmeyi sürekli olarak teşvik etmenin yanı sıra, araç kullanım maliyetini işletme sırasında azaltmak ve yakıt ekonomisini iyileştirmek için hidrojen tüketimini düşürmek çok önemlidir. Düşük hidrojen tüketimine ilişkin işletme verileri, yakıt hücreli sistem ve araç güç eşleşmesindeki derin teknik temeli kanıtlamaktadır.

Ayrıca, düşük arıza oranı, bu otobüs serisinin gerçek operasyondaki bir diğer önemli özelliğidir. 70 kW'lık hidrojen yakıt hücresi sistemi, yalnızca günlük otobüs operasyonlarının ihtiyaçlarını karşılamakla kalmaz, aynı zamanda uzun süreli ve yüksek frekanslı kullanımda önemli arızalar olmadan istikrarlı ve verimli güç çıkışı sağlayarak karmaşık yol koşullarına ve değişen iklim koşullarına uyum yeteneğini de doğrular.

"Toplam kat edilen mesafe 800.000 kilometredir ve ortalama tüketim sadece 3,7 kg/100 kilometredir. Çeşitli ortamlarda sorunsuz çalışma, hidrojen yakıt hücresi teknolojimizin güvenilirliğinin ve pratikliğinin en iyi kanıtıdır ve aynı zamanda hidrojen yakıt hücresi teknolojisinin muazzam potansiyelini de göstermektedir. Hidrojen yakıt hücrelerinin uygulaması, Jiashan Şehri ve tüm toplu taşıma sektörü üzerinde geniş kapsamlı bir etkiye sahiptir ve ayrıca daha fazla şehrin temiz enerji otobüslerini benimsemesi için önemli bir referans sağlamaktadır."

Yeni enerji araçları, geliştirmenin ilk aşamalarında her zaman istikrar ve güvenilirlik konularıyla karşılaşır ve hidrojen yakıt hücreli araçlar da istisna değildir. Yakıt hücreli şirketler tarafından piyasaya sürülen her araç grubu, yalnızca pazar performansı testleriyle değil, aynı zamanda yerel yönetimlerin ve işletmecilerin yakıt hücreli şirketlere ve hatta tüm sektöre olan güveniyle de karşı karşıyadır.

Piyasanın güvenebileceği ürünler üretmek ve otomotiv yakıt hücresi sisteminin istikrarını ve dayanıklılığını sağlamak amacıyla Liyuan Technology, sistem mimarisi tasarımı, arıza teşhis mekanizması ve çalışma durumu izleme konularında olağanüstü çaba ve bilgi birikimini ortaya koymuş, her bir aşamayı incelikle ele alarak, bilim ve teknolojinin gücünü kullanarak kalitenin temelini oluşturmuş ve güvenlik ile güvenilirliği ürünün ayırt edici özelliği haline getirmiştir.

"Motor kontrol sisteminde, anormal hava yolu basıncı, aşırı hidrojen-hava basınç farkı, anormal hidrojen basıncı, düşük soğutma devresi basıncı, yüksek soğutma sıcaklığı ve tahliye vanası sıkışması gibi ana arıza türlerini hızlı bir şekilde teşhis edebilen bir arıza teşhis çerçevesi oluşturduk. Ayrıca, ciddi sonuçlara yol açabilecek arızalar için, motor bloğuna mümkün olduğunca az zarar verecek bir koruyucu tepki mekanizması da kurduk." diye belirtti Dr. Hou Junbo.

Aynı zamanda, her bir araç içi yakıt hücresi sistemi, daha uzun zaman ölçeğinde bazı performans düşüşleri için kontrol sistemini gerçek zamanlı olarak izleyebilen ve uyarabilen ve ilgili arıza giderme stratejilerine sahip olan TBOX (aşağıdaki şekle bakınız) ile entegre edilmiştir. TBOX tabanlı gerçek zamanlı veri yükleme sistemi, yakıt hücresi motor sisteminin çalışma durumunu uzaktan izleyebilir ve uzaktan arıza giderme işlemini gerçekleştirebilir. Aynı zamanda, sürekli genişleyen işletim veri seti, içerdiği arıza bilgilerini analiz etmek, öğrenmek ve işlemek için kullanılabilir ve veri odaklı akıllı teşhis mekanizmasını sürekli olarak iyileştirebilir.

TBOX uzaktan terminal izleme sistemi

Yüksek kararlılığı, düşük hidrojen tüketimi ve dayanıklı yakıt hücresi sistemi özellikleriyle bu "yeni nesil" yakıt hücresinin, trilyon dolarlık hidrojenli araç pazarına kapı açtığına şüphe yok.

Otomotiv uygulamalarına ek olarak, sabit güç üretimi uygulamaları da geliştirilmeye devam eden uygulama senaryolarından biridir. GGII, 2030 yılına kadar yerli yakıt hücresi enerji depolama güç üretiminin toplam kurulu kapasitesinin 5 GW'a ulaşacağını ve 2023 ile 2030 yılları arasında yakıt hücresi güç üretim sistemleri için artan pazar alanının 24 milyar yuanı aşacağını öngörüyor.

Modülerlik, zeka, istikrar, dayanıklılık ve güvenilirlik olmak üzere dört temel performans özelliğine odaklanan sabit güç üretim sistemleri, hidrojen enerjisi depolama pazarına çoktan girmiş durumda.

Kabin tipi güç üretim modülünün nominal gücü 100kW ve çıkışı 380V AC'dir; konteyner tipi modülün nominal gücü 1MW ve çıkışı 10kV AC'dir.

Kabin tipi enerji üretim modülü (solda), konteyner tipi enerji üretim modülü (sağda)

Güç üretim modülü bağımsız olarak çalışabilir ve çok modüllü paralel genişlemeyi destekler. Trafo ekipmanı ve enerji depolama üniteleriyle birleştirildiğinde, 100 kW'tan 100 MW'a kadar esnek dağıtılmış güç üretim kapasitesinin devreye alınmasını esnek bir şekilde gerçekleştirebilir. Standartlaştırılmış üretim, entegre taşıma ve basit yerinde kurulum özelliklerine sahiptir.

İkinci olarak, her bir güç üretim modülü ürünü bağımsız, kendi kendini kontrol edebilen fonksiyonlara sahiptir; bu da hidrojen tüketimini ve zayıflamayı azaltma amacına ulaşmak için tüm güç üretim sisteminin akıllı bir şekilde çalışmasını sağlar.

Konteyner tipi modülün içine dört adet yakıt hücresi sistemi yerleştirilmiştir. Mikro şebeke kontrolörü, harici komutları alır ve her bir yakıt hücresi sistemine ve invertöre kontrol sinyalleri gönderir. Birden fazla modül paralel olarak çalıştırıldığında, her bir yakıt hücresi sisteminin çalışma verileri modül seviyesine nüfuz eder ve yüksek hızda ve gerçek zamanlı olarak kapsamlı akıllı enerji yönetim sistemine bağlanarak bulut tabanlı merkezi planlama ve uzaktan işletme ve bakım sağlanır.

Akıllı enerji yönetim sistemi, yığın seviyesinde her bir yakıt hücresinin çıkış gücünü gerçek zamanlı olarak optimize edebilir, her yığının ortalama verimliliğini artırabilir, sistemin toplam hidrojen tüketimini azaltabilir ve güç dalgalanma oranının kısıtlamasını dikkate alarak yığın performansının azalmasını geciktirebilir. Sistem seviyesinde, enerji yönetim sistemi, güç tüketim modunu otomatik olarak uyarlama işlevine sahiptir; bu sayede sık başlatma-durdurma, sık yük değişiklikleri ve diğer yüksek kayıplı durumları önlemek için güç tüketim özelliklerine göre en uygun güç üretim modunu otomatik olarak eşleştirebilir.

Üçüncüsü, sabit güç üretim uygulamaları, yakıt hücresi ürünlerinin kararlılığı ve dayanıklılığı için son derece yüksek gereksinimlere sahiptir. Liyuan Teknoloji, malzeme, bileşen ve sistem düzeyinde optimizasyonlar yapmıştır. Örneğin, PEM, GDL, katalizör gibi temel hammaddelerin seçimi ve MEA'nın yapısal optimizasyonu yoluyla, membran elektrot Ar-Ge ekibi, sabit güç santralleri için gerekli olan uzun ömürlü MEA'yı sağlayabilen dört katmanlı çerçeve yapısına sahip bir membran elektrot geliştirmiştir; başlatma-durdurma, değişken yük, yüksek/düşük yük ve diğer çalışma koşulları altında sistemin tepki stratejilerinin optimize edilmesiyle, proton değişim membranı, katalizör, gaz difüzyon tabakası vb. malzemelerin kaybı önlenmiş ve yığının ömrü uzatılmıştır.

Dördüncüsü, sistem tasarımı ve kontrol seviyesinde, yakıt hücresi yığınının güvenilirliğini artırmak için çeşitli yöntemler bir arada kullanılmaktadır.

Hava besleme sistemi için, hava akışı ve giriş basıncının birbirinden bağımsız hale getirilmesini sağlayan, böylece ikisinin de sistem gereksinimlerine hızlı ve doğru bir şekilde yanıt verebildiği ve çalışma koşulları ile çevresel koşulların büyük ölçüde değiştiği durumlarda bile güçlü bir sağlamlığı koruyabildiği, değişken yük koşulları altında yetersiz hava beslemesi nedeniyle baca hasarının etkili bir şekilde önlendiği, hava kompresörü ve geri basınç valfi için koordineli bir kontrol yöntemi geliştirilmiştir.

Hidrojen sirkülasyon sistemi için, hidrojen tahliye vanasının açılma anını ve oransal vananın açılma değişimini doğru bir şekilde eşleştiren ve hidrojen tahliye vanasının açılmasından kaynaklanan membran elektrotun her iki tarafındaki basınç dalgalanmasını etkili bir şekilde bastırarak membran elektrot delinme riskini büyük ölçüde azaltan, hidrojen ejektörlü oransal vana ileri beslemeli + adaptif kapalı devre kontrol yöntemi geliştirilmiştir.

Membranın su içeriği için bir durum gözlemcisi tasarlanmıştır; bu gözlemci, anot hidrojen akışı tahmini ve katot yığınının giriş ve çıkış basınç farkına dayanarak yığının anot ve katot taraflarındaki sıvı su içeriğini tahmin eder ve hidrojen deşarj vanasının açılma süresini ve hava fazlalık oranını ayarlayarak membran su içeriğini makul bir aralıkta gerçek zamanlı olarak kontrol eder, böylece membran kuruma ve su baskını arızalarının sıklığını etkili bir şekilde azaltır.

Liyuan Teknoloji, "Yakıt hücresiyle çalışan enerji üretim sistemimiz gerçekten istikrarlı ve güvenilir olup, çeşitli boyutlardaki sabit enerji santralleri için uygundur." şeklinde açıklamasını tamamladı.

Şirketin fabrika alanındaki sıfır karbonlu akıllı enerji gösteri projesinde, su elektroliziyle hidrojen üreten ve yakıt hücresiyle enerji üreten enerji santrali projesinin istikrarlı bir şekilde çalıştığı ve elektrik-hidrojen-elektrik dönüşüm verimliliğinin %35 olduğu, bunun da sektörde belirgin bir verimlilik avantajı sağladığı anlaşılmaktadır.

Endüstri açısından bakıldığında, uzun vadeli enerji depolama teknolojisinin bir temsilcisi olan hidrojen enerjisi depolama, yeni enerji depolama için resmi destek kapsamına alınmıştır. Hidrojen üretim, depolama ve taşıma maliyetlerinin düşmesiyle birlikte, dağıtık enerji üretim cihazlarının yaygınlaşması beklenmektedir.

Yakıt hücresiyle enerji üretimi uygulamaları henüz gelişme aşamasının başlarında olup, aşılması gereken birçok zorluk ve engelle karşı karşıya olmasına rağmen, sektörde öncü bir rol üstlenerek, ileriye dönük bir vizyon ve sağlam adımlarla uygulama senaryolarını derinlemesine incelemiş ve teknik zorlukları birer birer aşarak, yakıt hücresiyle enerji üretimi uygulamalarının gelişimi için sağlam bir yol açmıştır.