Please use this persistent identifier to cite or link to this item: doi:10.24405/15215
Title: Simulationskonzept für ein Brennstoffzellenfahrzeug
Authors: Moeser, Clemens
Pothuraju, Gangadhar
Hegen, Oliver
Kötter, Andreas
Language: ger
Keywords: Engineering;Wasserstoff;Brennstoffzelle;Digitaler Zwilling;Simulation
Subject (DDC): 620 Ingenieurwissenschaften
Issue Date: Dec-2023
Editors: Schulz, Detlef 
Publisher: Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme
Document Type: Book Part
Journal / Series / Working Paper (HSU): Hamburger Beiträge zum technischen Klimaschutz 
Volume: 5
Page Start: 59
Page End: 63
Published in (Book): Energie im Wandel: Forschungsperspektiven für Wasserstoff, Elektromobilität und Netzinnovationen
Publisher Place: Hamburg
is Part of: https://openhsu.ub.hsu-hh.de/handle/10.24405/15205
Abstract: 
Die PEM-Brennstoffzelle bietet für den Fahrzeug-Antrieb eine Alternative zum derzeitigen batterieelektrischen Antrieb. Durch den Einbau eines Brennstoffzellen-Stacks als zusätzliche Energiequelle kann die Größe der Batterie im Fahrzeug reduziert werden. Die Batterie dient in diesem Fall nur als Zwischenspeicher, unterstützend bei hohen dynamischen Lasten sowie für den Start des Brennstoffzellen-Stacks. Dies vermindert den Bedarf an kritischen Rohstoffen und die Lebensdauerproblematik. Die Energie für die Fortbewegung kommt aus dem Wasserstoff und damit aus der Brennstoffzelle. Durch das schnelle Betanken mit Wasserstoff eignet sich dieser Hybridantrieb auch für längere Strecken.
In dem öffentlich geförderten Projekt HZwo-DigiTwin wird dieses Antriebskonzept bestehend aus Brennstoffzellen-Stack und Batterie nachhaltig weiterentwickelt. Dafür steht die Brennstoffzellentestplattform HZwo-OSCar zur Verfügung. Parallel dazu werden mehrere Simulationsmodelle auf verschiedenen Ebenen entwickelt. Ziel ist neben Aufbau und Validierung der Digitalen Zwillinge die Darstellung von ersten Ergebnissen wie zum Beispiel Leistungskurve und H2-Verbrauch. Durch den Einsatz Digitaler Zwillinge wird das Verhalten eines realen Systems in der digitalen Welt modelliert und dadurch der Zeit- und Kostenaufwand für den Technologieentwicklungsprozess reduziert.
Die Simulationsmodelle umfassen (i) die PEM-Brennstoffzelle, (ii) die Balance of plant (BOP) für den Brennstoffzellen-Stack, sowie (iii) den Antrieb des Demonstrators.
Eine einzelne Brennstoffzelle wird in einem 3D-CFD-Modell simuliert. Dieses ist in Aufwand und Größe limitiert, weshalb ein reduziertes 1D-Modell erstellt und mit dem 3D-CFD-Modell optimiert wird. Auf dessen Basis wird anschließend zusammen mit den BOP-Aggregaten und dem Antrieb ein Gesamtmodell des Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs (FCEV) aufgebaut.
Die entwickelten Simulationsmodelle bilden das Betriebsverhalten der Testplattform HZwo-OSCar ab und dienen als Grundlage für u.a. Lebensdaueruntersuchungen, klimatische Einflussfaktoren und Betriebsstrategien.
Description: 
Version 2: aktualisierte Fassung vom 14.02.2024 (geringfügige Änderungen)
Version 1: Originalfassung vom 08.12.2023
Organization Units (connected with the publication): Elektrische Energiesysteme 
DOI: https://doi.org/10.24405/15215
ISBN: 978-3-86818-324-5
978-3-86818-325-2
ISSN: 2698-8801
Appears in Collections:1 - Open Access Publications (except Theses)

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