Please use this persistent identifier to cite or link to this item: doi:10.24405/357
Title: Modellierung, Regelung und Simulation des Betriebsverhaltens eines SOFC/GT-Hybridkraftwerks
Authors: Wächter, Christian 
Language: de
Subject (DDC): Ingenieurwissenschaften
Subject: Brennstoffzelle
Modellierung
Regelung
Simulation
Betriebsverhalten
Issue Date: 2008
Publisher: Universitätsbibliothek der HSU/UniBwH
Document Type: Thesis
Publisher Place: Hamburg
Abstract: 
In letzter Zeit betrachtet die Energieindustrie Brennstoffzellen als eine vielversprechende Technologie, die sowohl hohe Wirkungsgrade als auch niedrige Schadstoffemissionen garantiert. Folglich ist der in allen Bereichen dieser vergleichsweise neuen Technologie aufgebrachte Entwicklungsaufwand groß: in der Materialforschung, der Geometriefestlegung, der Fertigung, der Brennstoffaufbereitung, der Simulation, der Systemintegration und der Regelung. --- Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Analyse des stationären sowie des transienten Betriebsverhaltens eines SOFC/GT Hybridkraftwerks mit dem Ziel, notwendige Anforderungen an ein geeignetes Regelungskonzept abzuleiten. Die Untersuchungen werden mit einem regelungsorientierten, nulldimensionalen Modell eines 20 MWe Hybridkraftwerks durchgeführt, welches auf einer veröffentlichten Konzeptstudie basiert. Als Besonderheit werden die Auswirkungen einer in der Gasturbinenbrennkammer erfolgenden Zusatzfeuerung untersucht. --- Nach der Definition eines Arbeitspunktes wird das stationäre Betriebsverhalten ermittelt und in dreidimensionalen Kennfeldern dargestellt. Die unabhängigen Parameter sind die Stromdichte, die Gasturbinendrehzahl und die Turbineneintrittstemperatur. Unter Berücksichtigung von kritischen Betriebsgrößen wie der Stacktemperatur, dem Pumpgrenzenabstand sowie dem Differenzdruck zwischen Anode und Kathode wird eine geeignete Betriebslinie festgelegt, welche einen Lastbereich zwischen 40 % Teillast und 105 % Überlast abdeckt. --- Die Untersuchungen des transienten Betriebsverhaltens erfolgen anhand von fünf Testfällen. Während in den ersten vier jeweils nur eine Eingangsgröße verändert wird, simuliert der fünfte eine Laständerung entsprechend der stationären Betriebslinie, wozu alle Eingangsgrößen anzupassen sind. Die Ergebnisse geben Aufschluss über die Wirkprinzipien innerhalb des Systems und Hinweise für die Entwicklung der Regelung. --- Zuletzt wird ein Regelungskonzept vorgeschlagen. Es besteht im Wesentlichen aus einer proportionalen Ausgangsrückführung, welche den MIMO-Charakter des analysierten Systems berücksichtigt sowie aus 3 dezentralen PI-Reglern, die einen geforderten Lastpunkt auf der Betriebslinie einstellen. Die Parametrierung der Regler basiert auf der linearen Regelungstheorie. Das Regelungskonzept wurde anhand von drei verschiedenen Testszenarien verifiziert.
Organization Units (connected with the publication): Strömungsmaschinen in der Energietechnik 
DOI: https://doi.org/10.24405/357
URL: http://edoc.sub.uni-hamburg.de/hsu/volltexte/2008/1411/
Advisor: Joos, Franz 
Referee: Lunderstädt, Reinhart
Grantor: HSU Hamburg
Type of thesis: Doctoral Thesis
Exam date: 2008-04-14
Appears in Collections:Publications of the HSU Researchers

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