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Stationäre Energie-Anwendungen

Aktuelle Projekte auf dem Gebiet stationärer Energieanwendungen der Brennstoffzellen-Systemtechnik:

• GEKOS: Langlebige gekoppelte Systeme
  
  Die Versorgung von Brennstoffzellen mit Wasserstoff als Kraftstoff kann aus einem Speicher, über eine Pipeline oder durch eine vorgeschaltete On-Site oder On-Board-Wasserstofferzeugung (chemische Umwandlung eines Primärbrennstoffs) erfolgen. Letztere bietet den Vorteil, dass kein zusätzlicher Aufwand für die Speicherung von Wasserstoff notwendig ist.
  Ziel eines am DLR Stuttgart angesiedelten Projekts ist die Untersuchung des gekoppelten Systems einer Wasserstofferzeugungseinheit mit einem Brennstoffzellensystem unter Berücksichtigung der Systemeffizienz und der Langlebigkeit.

• PSOFC: Druckaufgeladene SOFC

  Teststand Druckaufgeladene SOFC

  
  
  Die konsequente Erhöhung der Wirkungsgrade bei gleichzeitiger Minimierung der Schadstoffemissionen ist aufgrund des steigenden Energiebedarfs von hoher Bedeutung. Die Festoxidbrennstoffzelle ist aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads und niedriger Schadstoffemissionen hervorragend für die stationäre Strom- und Wärmeerzeugung geeignet. Eine Kopplung von druckaufgeladener Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC) und Gasturbine, ein sogenanntes Hybrid-Kraftwerk, ist das Anlagenkonzept mit den langfristig höchsten erreichbaren Wirkungsgraden bei der Stromproduktion.
  
  Ein Verständnis des Verhaltens von SOFC-Systemen bei erhöhtem Druck ist für den Aufbau eines Hybridkraftwerks von essentieller Bedeutung. Das Verhalten einer SOFC ist von allen Betriebsparametern und ihren Wechselwirkungen abhängig, daher müssen die Zellen bei einer Vielzahl von Variationen aller Betriebsparameter: Temperatur, Gaszusammensetzung, Gasfluss, Last und Druck bzw. Druckdifferenz elektrochemisch charakterisiert werden. Es werden spezielle Mess- und Analysemethoden wie Stromdichte-Spannungs-Kennlinien, elektrochemische Impedanzspektroskopien, Gaszusammensetzungsmessungen über Gaschromatographie, Tomographie- und REM-Aufnahmen benötigt.

• Hybridkraftwerk

  Wirkungsgrad eines Hybridkraftwerks

  
  
  Seit 2006 ist die Fachgruppe Systemtechnik in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Verbrennungstechnik und dem Institut für Luftfahrtantriebe der Universität Stuttgart mit der Entwicklung eines Hybridkraftwerks beschäftigt. Durch die Verschaltung einer Gasturbine mit einer Hochtemperatur Brennstoffzelle (SOFC) zu einem Hybridkraftwerk kann elektrische Energie hocheffizient bereitgestellt werden. Die für das System erwarteten Wirkungsgrade liegen weit über 60%.
  
  Aufgabe der Systemtechnik ist hierbei die Modellierung und Simulation der Brennstoffzellenseite des Hybridkraftwerks, inklusive der Brennstoffaufbereitung. Hauptziel der Modellierung ist es, detaillierte, echtzeitfähige Modelle der Brennstoffzelle zu erstellen, mit deren Hilfe ein Regelungskonzept der gesamten Anlage erstellt und getestet werden kann. Die Modelle werden mit Hilfe von Testständen validiert.
  Nach Abschluss der ersten Phase des Projektes 2009 soll eine Demonstrationsanlage im Leistungsbereich <1MW aufgebaut werden. Industriepartner sind EnBW und Siemens PG.