Systemintegration

Der Einsatz von hybriden Brennstoffzellensystemen ist vor allem für Fahrzeuge mit großem Leistungsbedarf unverzichtbar. Die Langstreckentauglichkeit von Autos und Nutzfahrzeugen wird gesteigert, bei schweren Fahrzeugen wie Bahnen oder Schiffen ermöglichen Brennstoffzellen einen emissionsfreien Betrieb. Durch die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger können die Fahrzeuge schnell nachgetankt werden, wodurch eine hohe Verfügbarkeit ermöglicht wird. Die Expertise des Fraunhofer IISB erstreckt sich über die verschiedenen Fahrzeuggrößen, sodass das Institut für die Verwendung von hybriden Brennstoffzellensystem auf jeder Ebene des Transportbereichs der richtige Ansprechpartner ist.

Die Relevanz von Leistungselektronik und Brennstoffzellensystemkomponenten in der Luftfahrt ergibt sich aus deren hohen Leistungsdichte in Kombination mit geringem Gewicht. Die Expertinnen und Experten des Hydrogen-Power-Netzwerks unterstützen Sie bei der Effizienzsteigerung Ihres Luftfahrzeugantriebssystems durch die Optimierung des Gesamtwirkungsgrads. Mögliche Anwendungsbereiche von Brennstoffzellenkomponenten sind Gleichspannungswandler zur Ankopplung der Brennstoff­zelle(n), Hochdrehzahl Antriebsumrichter für Luftverdichter oder galvanisch getrennte Gleichspannungswandler zur Versorgung des 28V-Netzes aus der Brennstoffzelle. Wegen der deutlich höheren gravimetrischen Energiedichte von Wasserstoff, verglichen mit Kerosin und Batterien, verstehen wir Brennstoffzellen als Schlüsseltechnologie für eine emissionsfreie Luftfahrt.

Die breit gefächerten Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoffsystemen in stationären Anwendungen zeigen sich deutlich bei deren Integration in dezentrale Energienetze. Wasserstoffspeicher werden für eine langfristige Energiespeicherung eingesetzt, welche die Grundlage für Optimierungsmaßnahmen, wie die Erhöhung der Eigennutzung regenerativ gewandelter Energie, darstellt. Zusätzlich ermöglicht die verlustarme Langzeitspeicherung eine saisonale Speicherung. Auch die Eigenerzeugung von Wasserstoff per Elektrolyse wird durch stationäre Wasserstoffsysteme realisiert und ist für Industriebetriebe mit eigenem Wasserstoffbedarf relevant.

Die Entwicklung eines optimiert betriebenen und auf die lokalen Gegebenheiten angepassten, dezentralen Energiesystems, ist das erklärte Gesamtziel. Eine besondere Herausforderung ist dabei die Integration und Regelung von Leistungselektronik im Gesamtsystem und die Gewährleistung der Systemstabilität. Monitoring und Systemüberwachung, zum Beispiel durch Impedanzmessung, gewährleisten eine vorzeitige Fehlererkennung und so die Vermeidung von Ausfallzeiten. Die größtmögliche Effizienz wird folglich durch einen aufeinander abgestimmten Betrieb erzielt. Das stellen unsere Partner für Sie bei der Integration verschiedener Anlagenteilsysteme sicher.

Intelligente Betriebsstrategien werden an Optimierungszielen wie einer gesteigerten Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer ausgerichtet. Um zielgerichtete Strategien entwickeln zu können, erfolgt an den verfahrens-, elektro- und steuerungstechnischen Schnittstellen die Systemintegration von Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und Wasserstoffspeichertechnologien. Wir sind spezialisiert darauf, dass aus dieser Zusammenführung eine funktionsfähige Einheit hervorgeht. So können die einzelnen Komponenten durch intelligente Steuer-/Regelungstechnik und Betriebsstrategien, unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Komponentencharakteristika, optimal eingesetzt werden.

Hybride Speichersysteme umfassen neben Wasserstoffspeichern zusätzlich elektrische Speicher, z. B. Batterien, und/oder thermische Energiespeicher in Form von Wärme- oder Kältespeichern. Eine Hybridisierung erhöht die Dynamik und Kapazität des Wasserstoffsystems durch die Kombination der jeweiligen Anlagenvorteile. So werden beispielsweise Wasserstoffsysteme aufgrund der geringen Verlustrate bei der Langzeitspeicherung in Speichersysteme eingebunden. Ergänzt man das Speichersystem zusätzlich um elektrische Batterien, tragen diese durch ihre schnelle Reaktionszeit zur optimierten Speicherdynamik bei. Unabhängig von Ihrem jetzigen Speicher, unterstützen unsere Partner Sie bei dessen Ausbau zu einem hybriden Speichersystem.