Wasserstoff wird vor allem wegen seiner hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften und seiner im Vergleich zu Luft geringen Dichte zur Generatorkühlung eingesetzt. Wasserstoff verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann daher die beim Betrieb großer Generatoren entstehende Wärme effizient abführen. Diese effiziente Wärmeübertragung trägt dazu bei, niedrigere Betriebstemperaturen in den Generatorkomponenten aufrechtzuerhalten, die thermische Belastung zu reduzieren und die Gesamteffizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern. Darüber hinaus reduziert die geringe Dichte von Wasserstoff Luftwiderstandsverluste, wodurch der Luftwiderstand im Generator minimiert wird, was einen reibungsloseren Betrieb und geringere Energieverluste ermöglicht.
Wasserstoff gilt aufgrund mehrerer Vorteile gegenüber Wasser oder Luft als überlegenes Kühlmittel für große Generatoren. Im Gegensatz zu Wasser, das Korrosion verursachen kann und komplexe Dichtungsmechanismen erfordert, um Lecks zu verhindern, ist Wasserstoff nicht korrosiv und beschädigt die Generatorkomponenten nicht im Laufe der Zeit. Seine niedrige Viskosität und hohe Diffusionsfähigkeit ermöglichen es Wasserstoff, in Bereiche innerhalb des Generators einzudringen und diese zu kühlen, in die herkömmliche Kühlmittel möglicherweise nur schwer gelangen. Darüber hinaus benötigen Wasserstoffkühlsysteme im Vergleich zu wassergekühlten Systemen in der Regel weniger Energie für die Zirkulation, was zur Gesamteffizienz und Betriebskosteneinsparungen beiträgt.
Bei großen Lichtmaschinen bietet die Wasserstoffkühlung mehrere Vorteile, die sie gegenüber der Wasserkühlung vorzuziehen machen. Erstens ermöglicht die hohe Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff eine effizientere Wärmeableitung, wodurch niedrigere Betriebstemperaturen aufrechterhalten und die thermische Belastung der Generatorkomponenten verringert werden. Diese Effizienz trägt zu einer längeren Lebensdauer der Ausrüstung und einer erhöhten Zuverlässigkeit bei. Zweitens eliminiert die nicht korrosive Beschaffenheit von Wasserstoff das Risiko einer Beschädigung interner Komponenten aufgrund von Korrosion im Zusammenhang mit dem Kühlmittel und gewährleistet so einen kontinuierlichen Betrieb ohne Leistungseinbußen. Darüber hinaus sind Wasserstoffkühlsysteme im Falle eines Lecks von Natur aus sicherer, da sich Wasserstoff schnell verteilt und nicht die gleichen Umwelt- oder Sicherheitsrisiken mit sich bringt wie Kühlmittel auf Wasser- oder Ölbasis.
Der Vergleich wasserstoffgekühlter Generatoren mit wassergekühlten Generatoren hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen und Betriebsbedingungen ab. Im Allgemeinen bieten wasserstoffgekühlte Generatoren Vorteile wie einen höheren Wirkungsgrad aufgrund einer verbesserten Wärmeübertragung, geringere Wartungskosten aufgrund weniger Korrosionsprobleme und eine höhere Zuverlässigkeit. Wassergekühlte Generatoren sind zwar in vielen Anwendungen wirksam, erfordern jedoch möglicherweise eine umfassendere Wartung und einen größeren Korrosionsschutz, insbesondere in Umgebungen mit schwankenden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Daher bietet die Wasserstoffkühlung bei der Stromerzeugung im großen Maßstab, bei der Effizienz, Zuverlässigkeit und Langzeitleistung von entscheidender Bedeutung sind, häufig überlegene Vorteile.
Der Wasserstoffkühlungsprozess in Wechselstromgeneratoren beinhaltet die Zirkulation von Wasserstoffgas durch speziell entwickelte Kühlkanäle im Generator. Der Wasserstoff wird typischerweise gereinigt und getrocknet, um Verunreinigungen und Feuchtigkeit zu entfernen und so optimale Leistung und Sicherheit zu gewährleisten. Während der Wasserstoff durch diese Kanäle strömt, absorbiert er Wärme, die durch den elektrischen Widerstand in den Wicklungen des Generators und anderen Komponenten erzeugt wird. Der erhitzte Wasserstoff wird dann durch Wärmetauscher abgekühlt, wo überschüssige Wärme an ein sekundäres Kühlmedium übertragen oder an die Atmosphäre abgegeben wird. Dieser Prozess sorgt für stabile Betriebstemperaturen im Generator, verhindert Überhitzung und sorgt für eine effiziente Stromerzeugung. Insgesamt spielen Wasserstoffkühlsysteme in Wechselstromgeneratoren eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Leistung, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in groß angelegten Stromerzeugungsanwendungen.