Systemforschung
Im Bereich der SOC-Systemforschung werden drei Bereiche vernetzt behandelt. Dazu gehören Modellierung, Technik und Experiment. Alle Arbeiten zielen darauf ab, SOC-Systeme als Zukunftstechnologie zu etablieren.
Im Bereich der Modellierung werden neben der klassischen CFD- (Computational Fluid Dynamics) und FEM- (Finite Element Method) Simulationsmethoden auch eigene Modellbibliotheken in Matlab Simulink zur Komponentenauslegung- und Systemanalyse eingesetzt. Die auf dem Gebiet der dynamischen Systemsimulation aufgebaute Kompetenz hat bereits zu kürzeren Entwicklungszeiten für Bauteile geführt, zur gezielten Analysen bestehender Herausforderungen, beispielsweise im Bereich der Systembetriebsstrategien und zu einer reduzierten Anzahl von teuren Experimenten. In Zukunft wird hierdurch auch die Erforschung der thermischen Belastungen von Zellen und Stacks unterstützt, was zu kürzeren Aufheizzeiten bei gleichzeitig reduzierter thermischer Belastung, zu reduzierten Lastwechselzeiten und zu effizienteren Betriebsstrategien führen soll.
Im Bereich der Anlagentechnik werden die benötigten Systemkomponenten konstruiert und aufgebaut. Dazu gehören Hochtemperatur-Wärmetauscher, Reformer, katalytische und thermische Abgas-Brenner und Hochtemperatur-Elektro-Heizelemente. Darüber hinaus werden aktuelle Herausforderungen durch die Entwicklung innovativer Komponenten wie eines Schutzgasgenerators für die integrierte Versorgung mit Schutzgas in einem SOFC-System gelöst. Durch die Betrachtung des Gesamtsystems (von der Elektronik über die Komponenten bis zum Demonstratoraufbau) werden innovative Systemansätze untersucht, die zu serienreifen SOC-Systemen führen sollen. Dazu gehört beispielsweise das integrierte Modul, das alle Systemkomponenten miteinander verbindet und somit Gewicht, Platz und Kosten spart.
Modellierung und Simulation
Als Querschnittsthema unterstützen Simulationen die Entwicklung von Stacks und Systemen. Die Performance von Systemkomponenten und von SOFC/SOE Stacks wird aus verschiedenen Blickwinkeln mit Hilfe von stationärer und transienter eindimensionalen Energiebilanzsimulationen sowie dreidimensionalen CFD- (Computational Fluid Dynamics) und FEM- (Finite Element Method) Simulationsmethoden analysiert. Diese Studien liefern einen entscheidenden Impuls für die Verbesserung von Stacks und Systemen.
Roland Peters
Teamleiter Systemtechnik
- Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
- Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9)
Raum 24b