L’idrogeno viene utilizzato per il raffreddamento del generatore principalmente per le sue eccellenti proprietà di trasferimento del calore e per la bassa densità rispetto all’aria. L’idrogeno ha un’elevata conduttività termica, il che significa che può trasportare in modo efficiente il calore generato durante il funzionamento di grandi generatori. Questo efficiente trasferimento di calore aiuta a mantenere temperature operative più basse nei componenti del generatore, riducendo lo stress termico e migliorando l’efficienza e l’affidabilità complessive. Inoltre, la bassa densità dell’idrogeno riduce le perdite aerodinamiche, laddove la resistenza dell’aria all’interno del generatore è ridotta al minimo, consentendo un funzionamento più fluido e una ridotta perdita di energia.
L’idrogeno è considerato un agente di raffreddamento superiore per i grandi generatori grazie ai numerosi vantaggi rispetto all’acqua o all’aria. A differenza dell’acqua, che può causare corrosione e richiede complessi meccanismi di tenuta per evitare perdite, l’idrogeno non è corrosivo e non degrada nel tempo i componenti del generatore. La sua bassa viscosità e l’elevata diffusività consentono all’idrogeno di penetrare e raffreddare le aree all’interno del generatore dove i refrigeranti tradizionali potrebbero avere difficoltà a raggiungere in modo efficace. Inoltre, i sistemi di raffreddamento a idrogeno richiedono in genere meno energia per circolare rispetto ai sistemi raffreddati ad acqua, contribuendo all’efficienza complessiva e al risparmio sui costi operativi.
Negli alternatori di grandi dimensioni, il raffreddamento a idrogeno offre numerosi vantaggi che lo rendono preferibile rispetto al raffreddamento ad acqua. In primo luogo, l’elevata conduttività termica dell’idrogeno consente una dissipazione del calore più efficiente, mantenendo temperature operative più basse e riducendo lo stress termico sui componenti del generatore. Questa efficienza contribuisce a prolungare la durata delle apparecchiature e ad aumentare l’affidabilità. In secondo luogo, la natura non corrosiva dell’idrogeno elimina il rischio di danni ai componenti interni dovuti alla corrosione correlata al liquido di raffreddamento, garantendo un funzionamento continuo senza compromettere le prestazioni. Inoltre, i sistemi di raffreddamento a idrogeno sono intrinsecamente più sicuri in caso di perdite, poiché l’idrogeno si disperde rapidamente e non presenta gli stessi rischi ambientali o di sicurezza dei refrigeranti a base di acqua o olio.
Il confronto tra i generatori raffreddati a idrogeno e quelli raffreddati ad acqua dipende dai requisiti applicativi specifici e dalle condizioni operative. In generale, i generatori raffreddati a idrogeno offrono vantaggi come una maggiore efficienza grazie al migliore trasferimento di calore, costi di manutenzione inferiori grazie alla riduzione dei problemi di corrosione e maggiore affidabilità. I generatori raffreddati ad acqua, sebbene efficaci in molte applicazioni, possono richiedere una manutenzione più estesa e una protezione contro la corrosione, soprattutto in ambienti con condizioni di temperatura e umidità variabili. Pertanto, per la produzione di energia su larga scala in cui l’efficienza, l’affidabilità e le prestazioni a lungo termine sono fondamentali, il raffreddamento dell’idrogeno spesso offre vantaggi superiori.
Il processo di raffreddamento dell’idrogeno nei generatori CA (corrente alternata) prevede la circolazione dell’idrogeno gassoso attraverso passaggi di raffreddamento appositamente progettati all’interno del generatore. L’idrogeno viene generalmente purificato ed essiccato per rimuovere impurità e umidità, garantendo prestazioni e sicurezza ottimali. Mentre l’idrogeno scorre attraverso questi passaggi, assorbe il calore generato dalla resistenza elettrica negli avvolgimenti del generatore e in altri componenti. L’idrogeno riscaldato viene quindi raffreddato attraverso scambiatori di calore, dove il calore in eccesso viene trasferito a un mezzo di raffreddamento secondario o dissipato nell’atmosfera. Questo processo mantiene temperature operative stabili all’interno del generatore, prevenendo il surriscaldamento e garantendo un’efficiente generazione di energia. Nel complesso, i sistemi di raffreddamento a idrogeno nei generatori CA svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare le prestazioni, l’affidabilità e la longevità nelle applicazioni di generazione di energia su larga scala.