Im Projekt wurde eine flexible wandlerbasierte Energiemanagement-Einheit für Brennstoffzellen-Hybridsysteme einer Leistungsklasse von 400-1200 W am Beispiel der Integration einer Superkondensator-Einheit als Direktspeicher realisiert. Wesentliche Teilaspekte der Entwicklungen waren dabei die Wandlereinheit, das Brennstoffzellensystem und die Systemverschaltung mit Unterstützung des optimierenden Energiemanagements. Aufgrund der Notwendigkeit leistungselektronischer Wandler in Brennstoffzellen- Hybridsystemen und dem Fehlen flexibler und anpassbarer Lösungen auf dem Markt, wurde in diesem Projekt eine neue Hardwareplattform zur Steuerung der Leistungsflüsse und zur Spannungsanpassung mit folgenden Zielsetzungen entwickelt. Als zweite wesentliche Systemkomponente wurde außerdem ein Brennstoffzellensystem entwickelt, das in mehrfacher Hinsicht optimiert und für die Schnittstellen des Hybridsystems angepasst wurde. Eine intelligente Definition der Schnittstellen macht das System in weiteren Bereichen einfach integrierbar. Die Integration des Brennstoffzellensystems in der flexibeln Wandlerumgebung ermöglicht einen gezielten Betrieb des Brennstoffzellensystems unter definierbaren Rahmenbedingungen. Der gekoppelte Betrieb konnte erfolgreich getestet werden und die Rahmenbedingungen wurden optimiert. Das Ziel einer Schnellcharakterisierung der Brennstoffzelle im laufenden Betrieb konnte erreicht werden. Zusätzlich wurden Methoden zur Aktivierung der Brennstoffzelle in dem Falle eines unzureichenden Betriebszustandes erarbeitet. Somit steht als Ergebnis eine hoch integrierte Systemlösung aus Wandler- und Energiemanagement-Hardware sowie Diagnose- und Energiemanagement-Software für Brennstoffzellen-Hybridsysteme zur Verfügung. Mit der Minimierung der Optimierungskriterien dynamische Beanspruchung der Brennstoffzelle und Wandlungsverluste ist eine Senkung der Investitions-, der Betriebs- und der Wartungskosten erreichbar. Zusätzlich führt die technische Integration der Wandler- und Steuerungskomponenten zu einer Kostenreduktion. Das integrierte Wandler-/Energiemanagementkonzept kann seinen Einsatz sowohl zur Versorgung von mobilen Systemen (z.B. elektrische Kleinfahrzeuge, Transportplattformen) als auch dezentralen portablen und stationären Anwendungen (tragbare Stromerzeuger, Unterbrechungsfreie Stromversorgung, etc.) finden. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die methodischen Ansätze auch auf Brennstoffzellen-Hybridsysteme höherer Leistung (zum Beispiel im KFZ-Bereich) skaliert werden können.
Wandlerbasierte Energiemanagement-Einheit für die Betriebsführung von Brennstoffzelle-Speicher-Hybridstromversorgungen. Schlussbericht. Bewilligungszeitraum: 01.04.2008 - 30.11.2010
AIF-Forschungsbericht ; 1-80
2011
80 Seiten, 74 Bilder, 9 Tabellen, 68 Quellen
Report
Deutsch
Energiemanagement , Betriebsführung , Leistungsfluss , Brennstoffzelle , Energienetzmanagement , Hybridsystem , Schnittstelle , Stoffsystem , Stromversorgung , Hardware-Plattform , Superkondensator , Systemkomponente , dynamische Beanspruchung , Kostenreduktion , unterbrechungsfreie Stromversorgung , Zellenspeicher
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