Simulation Brennstoffzelle & Elektrolyseur

TIL Hydrogen Energy Systems

Die Modelica-Bibliothek für grüne Wasserstoffwirtschaft

Modelle für die Simulation von Wasserstoff Energiesystemen

Die Bibliothek enthält simulationsfertige Beispiele für Brennstoffzellen, Wasserstofftankstellen, Fahrzeugspeichersysteme, Verflüssigungsverfahren, chemische Reaktoren mit Co-Elektrolyse sowie Methanisierung und mehr.
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Sie können als Medium verschiedene Wasserstoffarten auswählen und neben Wasserstoff R-702 auch Ortho- und Parawasserstoff und deren Mixturen simulieren.

Brennstoffzellen (SOFC, PEM)

Wasserstofftankstelle

Linde-Hampson-Verfahren

Chemische Reaktoren

Verflüssigung

SOEC-Zyklus

Methanisierung

Fahrzeugspeichersysteme

CGH2 Druckbehälter

Ihr individuelles Modell?

Beispielsysteme für Wasserstoff-anwendungen

Wasserstofftankstellen und Fahrzeugspeichersysteme

Gleich mehrere Beispielmodelle zur Verteilung von Wasserstoff für den Mobilitätssektor sind im Add-On enthalten. Hierzu zählen CGH2 (compressed gaseous hydrogen ‒ komprimierter gasförmiger Wasserstoff) Fahrzeugspeichersysteme, CGH2-Tube Trailer und Tankstellensysteme zur Kaskaden- oder Booster-Betankung.
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Die Modelle können je nach Anwendung parametrisiert und einfach angepasst werden. Bei der Kaskaden-Betankung, die über einen Druckausgleich zwischen Tankstellen- und Fahrzeugspeichern erfolgt, lassen sich z. B. die Anzahl, die Druckniveaus sowie die Kapazität der Tankstellenspeicher einstellen.
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Die Simulation liefert Ergebnisse hinsichtlich der Temperatur- und Druckentwicklung der CGH2-Speicher wie auch dem Leistungsbedarf während der Betankungsprozesse. Dies ermöglicht eine Analyse verschiedener Tankstellenkonzepte und Betriebsstrategien, u.a. zur Ermittlung von Betankungsprotokollen, sowie eine generelle Auslegung der Vorkühlung und der Speicherkapazitäten.

PEM-Brennstoffzellen-System

Um aus grünem Wasserstoff Strom zu erzeugen, ist eine Brennstoffzelle erforderlich. PEM-Brennstoffzellen sind flexibel in der Anwendung und können z. B. in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und Fahrzeugantrieben genutzt werden.

Das TIL Add-on enthält ein Simulationsbeispiel eines Protonenaustauschmembran – Brennstoffzellensystem (PEM) für den Transport oder die stationäre Anwendung. Die Membran der Brennstoffzelle ist nahezu gasdicht gegenüber ungeladener Luft sowie Wasserstoff, lässt aber Wasserstoffprotonen durch. Das Modell umfasst die PEM-Brennstoffzelle und periphere Komponenten für die Reaktantenversorgung. Die Modelle bieten eine einfache Parametrisierung über den Wirkungsgrad für den Stoff- und Wärmetransport sowie austauschbare Druckverlustkorrelationen. Der Anteil von Wasserstoff und Stickstoff im Gasgemisch kann ausgelesen werden.

SOEC-Stack und Methanisierung

Power to Gas – in diesem Beispiel: Strom zu Methan – ist eine Möglichkeit, Energie zu speichern. Bei der Brennstoffzufuhr strömt ein Gasgemisch, welches hauptsächlich aus CO2 und H2O besteht, zuerst in den Elektrolyseur. Hier wird mittels Stromzufuhr vor allem Wasserstoff erzeugt.
Anschließend strömt das Gasgemisch in den Reformer zur Methanisierung. Der Reformer wird bei 10 bar und 350°C betrieben.
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Aus Wasser und Kohlendioxid lässt sich somit durch Hochtemperatur-Elektrolyse Methan und Sauerstoff herstellen. Hierzu enthält das Add-on ein Model von Festoxid-Elektrolyt-Zellen (SOEC).

Dynamische Simulation deines eigenen Wasserstoff Energie Systems

Stelle deine eigenen Modelle zusammen und nutze bereits fertige Komponenten und Tester.
Im Add-On Hydrogen Energy Systems sind die folgenden zusätzlichen Modelle enthalten. Alle Komponenten können parametriert und mit Modellen aus der TIL Suite Standardbibliothek kombiniert werden. So kann auch die Anlagenperipherie (Balance of Plant) mit modelliert werden. Die TIL Suite enthält hierfür Wärmetauschern, Pumpen, Sensoren, Kühlkreisläufe, Wärmepumpen und mehr.

Mehr erfahren

Brennkammer

Elektrolyseur

Brennstoffzellen

Befeuchter

Jetpumpe

Mehrstufiger
Kompressor

Druckbehälter

Reformer

Abscheider

Turbine

Wasserstoffanlagen mit TIL Hydrogen Energy Systems auslegen

Nutzbarkeit

Offener und modifizierbarer Modelica-Code, der leicht angepasst und in Ihre Projekte integriert werden kann

Verlässlichkeit

Kontinuierlich entwickelter Code, der seit Jahren erfolgreich in der Industrie eingesetzt wird

Support

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