Methodik zur Auslegung und Simulation komplexer Brennstoffzellensysteme

Fachgebiet:

Elektrische Energieversorgung und Brennstoffzelle

Jahr:

2010

Monat:

September

Art der Publikation:

Paper

Autoren:

Enno Vredenborg, Hauke Peer Lüdders, F. Thielecke

Buchtitel:

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress, Hamburg 31. Aug. - 2. Sept. 2010

Für die Integration einer Brennstoffzelle in Verkehrsflugzeuge wird ein multifunktionaler Ansatz verfolgt, d. h. dass die Brennstoffzelle nicht nur der elektrischen Energieversorgung dient, sondern für weitere Aufgaben, wie beispielsweise zur Unterstützung der Wassersysteme oder zur Inertisierung der Treibstofftanks, vorgesehen ist. Durch die Erfüllung dieser vielfältigen Aufgaben entsteht ein komplexes System, welches ohne eine ausgereifte Methodik nur schwer zu entwickeln ist. In diesem Artikel wird eine Methode vorgestellt, mit welcher Systemarchitekturen ausgelegt und bewertet werden können. Die Entwicklungsmethode beinhaltet fünf iterativ zu durchlaufende Phasen, beginnend mit der Betrachtung der Anforderungen auf Gesamtflugzeugebene. Es folgt die Analyse auf Systemebene, in der die zu erfüllenden Funktionen erfasst sowie die dimensionierenden Betriebspunkte festgelegt werden. In der dritten Phase werden die Architekturdefinitionen festgelegt. Dies beinhaltet u.a. eine Vordimensionierung der verwendeten Komponenten. In diesem Artikel wird daraufhin anhand zweier Komponenten - der Brennstoffzelle und eines Flüssig-Luft Wärmeübertragers - detailliert eingegangen. Der Schwerpunkt der vierten Phase, der Architekturvalidierung, liegt auf der Durchführung von Systemsimulationen. Die hierfür benötigten Modelle werden beispielhaft anhand derselben Komponenten vorgestellt. Abschließend ist eine Bewertung des Brennstoffzellensystems auf Gesamtflugzeugebene vorgesehen.