O hidrogênio é usado para resfriamento de geradores principalmente devido às suas excelentes propriedades de transferência de calor e baixa densidade em comparação com o ar. O hidrogênio tem alta condutividade térmica, o que significa que pode transportar com eficiência o calor gerado durante a operação de grandes geradores. Esta transferência de calor eficiente ajuda a manter temperaturas operacionais mais baixas nos componentes do gerador, reduzindo o estresse térmico e melhorando a eficiência e a confiabilidade gerais. Além disso, a baixa densidade do hidrogênio reduz as perdas por vento, onde a resistência do ar dentro do gerador é minimizada, permitindo uma operação mais suave e redução da perda de energia.
O hidrogênio é considerado um agente de resfriamento superior para grandes geradores devido a diversas vantagens em relação à água ou ao ar. Ao contrário da água, que pode causar corrosão e requer mecanismos de vedação complexos para evitar fugas, o hidrogénio não é corrosivo e não degrada os componentes do gerador ao longo do tempo. Sua baixa viscosidade e alta difusividade permitem que o hidrogênio penetre e resfrie áreas dentro do gerador onde os refrigerantes tradicionais podem ter dificuldade para alcançar com eficácia. Além disso, os sistemas de refrigeração a hidrogénio normalmente requerem menos energia para circular em comparação com os sistemas refrigerados a água, contribuindo para a eficiência global e para a poupança de custos operacionais.
Em alternadores grandes, o resfriamento a hidrogênio oferece diversas vantagens que o tornam preferível ao resfriamento a água. Em primeiro lugar, a elevada condutividade térmica do hidrogénio permite uma dissipação de calor mais eficiente, mantendo temperaturas de funcionamento mais baixas e reduzindo o stress térmico nos componentes do gerador. Essa eficiência contribui para prolongar a vida útil do equipamento e aumentar a confiabilidade. Em segundo lugar, a natureza não corrosiva do hidrogénio elimina o risco de danos nos componentes internos devido à corrosão relacionada com o líquido refrigerante, garantindo um funcionamento contínuo sem comprometer o desempenho. Além disso, os sistemas de refrigeração a hidrogénio são inerentemente mais seguros em caso de fuga, uma vez que o hidrogénio se dispersa rapidamente e não representa os mesmos riscos ambientais ou de segurança que os refrigerantes à base de água ou óleo.
A comparação de geradores resfriados a hidrogênio com geradores resfriados a água depende dos requisitos específicos da aplicação e das condições operacionais. Em geral, os geradores resfriados a hidrogênio oferecem vantagens como maior eficiência devido à melhor transferência de calor, menores custos de manutenção devido à redução de problemas de corrosão e maior confiabilidade. Os geradores refrigerados a água, embora eficazes em muitas aplicações, podem exigir manutenção e proteção mais extensas contra corrosão, especialmente em ambientes com condições variáveis de temperatura e umidade. Portanto, para a geração de energia em grande escala, onde a eficiência, a confiabilidade e o desempenho a longo prazo são críticos, o resfriamento a hidrogênio geralmente oferece benefícios superiores.
O processo de resfriamento de hidrogênio em geradores CA (corrente alternada) envolve a circulação de gás hidrogênio através de passagens de resfriamento especialmente projetadas dentro do gerador. O hidrogênio é normalmente purificado e seco para remover impurezas e umidade, garantindo desempenho e segurança ideais. À medida que o hidrogênio flui por essas passagens, ele absorve o calor gerado pela resistência elétrica nos enrolamentos do gerador e em outros componentes. O hidrogênio aquecido é então resfriado através de trocadores de calor, onde o excesso de calor é transferido para um meio de resfriamento secundário ou dissipado na atmosfera. Este processo mantém temperaturas operacionais estáveis dentro do gerador, evitando o superaquecimento e garantindo uma geração eficiente de energia. No geral, os sistemas de resfriamento de hidrogênio em geradores CA desempenham um papel crítico no aumento do desempenho, confiabilidade e longevidade em aplicações de geração de energia em larga escala.