Ein Expertisebereich der Fachgruppe DezE
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Mobiles H2 Demo System
Im ersten Schritt wurde im Rahmen einer Master-Thesis ein mobiles H2 Demo System aufgebaut. Der Hybridspeicher basiert auf einem Wasserstoffsystem in Kombination mit Batteriespeichern.
Ein wesentlicher Bestandteil des Entwicklungsprozesses war der schrittweise und komponentenbasierte Aufbau. Der Hybridspeicher wurde im 19“-Industriestandard errichtet und besteht aus einer Kombination von Druckwassertank, Elektrolyseur, Wasserstofftank, Brennstoffzellensystem, Batteriespeicher sowie verschiedener Sensorik, Aktorik und einer Steuereinheit. Die Speisung des Elektrolyseurs erfolgt über einen Druckwassertank. Über einen einstellbaren Druckminderer wird der Ausgangsdruck des Elektrolyseurs angeglichen. Die Weiterleitung erfolgt entweder zum Wasserstofftank oder, über einen weiteren Druckminderer, zum Brennstoffzellensystem.
Magnetventile, ein Rückschlagventil zur Verhinderung
von Druckschlägen in den Elektrolyseur und ein Gassensor
gewährleisten die Erkennung eines möglichen Gasaustritts
und ermöglichen die automatische, gefahrenfreie Unterbrechung des Wasserstoffflusses bei Bedarf. Eine Microcontrollerbasierte SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) übernimmt dabei die Auswertung der Sensorik, die Steuerung der Aktorik sowie die Darstellung der Betriebsdaten auf einem Monitor. Darüber hinaus kann das System vom Nutzer über die gleiche Einheit gesteuert werden.
Der Wasserstoffzufluss zur Brennstoffzelle wird mittels eines eigenen Steuersystems reguliert, das Einlass- und
Auslassventile, einen elektronischen Druckregler sowie einen Differenzdrucksensor umfasst. Hiermit wird der Wasserstoff zu- und abfluss zyklisch in Abhängigkeit des Verbrauchs reguliert. Eine Belüftung sogt für den Zufluss mit Luft als Reaktionsmittel, während eine Wasserkühlung die Temperatur des Brennstoffzellenstacks reguliert.
Über eine Webanbindung erfolgt die Anbindung des Elektrolyseurs und des Wassertanks an die Enapter Cloud. Hier lassen sich per App oder Weboberfläche alle wichtigen Parameter der Wasserstoffproduktion, wie beispielsweise interner- und externer Druck, Produktionsrate, Temperatur, Laufzeit überwachen und exportieren. Bei Bedarf können Ausgangsdruck und Produktionsrate angepasst werden, ebenso ist hier eine Kontrolle eventuell aufgetretener Fehler oder Warnungen möglich. Die nebenstehende Abbildung zeigt einen Auszug der Nutzeroberfläche mit den Daten des ersten Testlaufes.
Jedes Subsystem verfügt auf Grundlage eines zuvor erstellten und in der nebenstehenden Abbildung dargestellten Konzepts über ein eigenes
Managementsystem, welches die grundlegende Steuerung übernimmt.
