Performance evaluation and comparative analysis of active and line-commutated rectifier supplies for water electrolysis

Abstract

This study examines the cost and performance of active front-end rectifiers and multi-pulse thyristor rectifiers as power supplies for water electrolysis systems, focusing additionally to design and performance efficiency. Suitable system topologies are presented, which can improve the overall performance and simplicity of the electrolysis process. Specifically, the advantages of active front-end rectifiers are compared to traditional thyristor-based rectifiers.

The study is based on a literature review analysing current market trends, technological developments, and opportunities for improving energy efficiency in electrolysis systems. The research describes potential cost influencers of the active front-end rectifier in a simulated example solution and explores optimization opportunities in the selection of different system solutions.

This research provides valuable insights that can help the industry optimise the energy efficiency and cost-effectiveness of electrolysis rectifier systems under various market conditions and contribute to the development of future hydrogen-based energy systems.

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan verkkovaihtosuuntaajien ja monipulssisten tyristoritasasuuntaajien ja suorituskykyä vesielektrolyysilaitteiston teholähteenä, keskittyen lisäksi rakenteen ja suorituskyvyn tehokkuuteen. Lisäksi esitellään soveltuvia järjestelmärakenteita, joiden avulla voidaan parantaa elektrolyysin kokonaissuorituskykyä ja järjestelmän selkeyttä. Tarkastelun kohteena on verkkovaihtosuuntaajien tarjoamat edut verrattuna perinteisiin tyristoripohjaisiin tasasuuntaajiin.

Tutkimus perustuu kirjallisuuskatsaukseen, jossa analysoidaan nykyisiä markkinatrendejä, teknologian kehitystä sekä energiatehokkuuden kehitysmahdollisuuksia vesielektrolyysijärjestelmissä. Tutkimus esittelee verkkovaihtosuuntaajan kustannustekijöitä simuloidussa esimerkkiratkaisussa ja pohtii optimointimahdollisuuksia eri järjestelmäratkaisujen osalta.

Tutkimus tarjoaa syvällistä tietoa, joka voi auttaa teollisuutta optimoimaan elektrolyysilaitteistojen energia- ja kustannustehokkuuden eri markkinaolosuhteissa ja kehittää tulevaisuuden vetypohjaisia energiajärjestelmiä.