Strategische Betriebsführung eines Wasserstoff-Multi-Kugelspeichers für Nutzfahrzeuge

Autoren

K. Klepatz MSc, J.-C. Jeske MSc, M. Behn BSc, Prof. Dr.-Ing. H. Rottengruber, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg:

Jahr

2023

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Die Dekarbonisierung des Nutzfahrzeugbereich ist eines der zentralen Herrausforderungen der kommenden Jahre. Wasserstoff als kohlenstofffreier Kraftstoff, der zum Betrieb eines Verbrennungsmotors verwendet wird, stellt eine schnelle und kostengünstige Möglichkeit für eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen im Nutzverkehrssektor dar. Zur Nutzung von wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotoren ist eine effektive Wasserstoffspeicherung erforderlich, die auch bei hohen abzurufenden Spitzenleistungen ausreichend Wasserstoff bereitstellen kann. Eine sinnvolle Möglichkeit für diese Anforderung stellt die Wasserstoffspeicherung in multiplen Kugelspeichern, sogenannte Sphären, dar. In diesen Kugelspeichern wird Wasserstoff gasförmig unter hohem Druck gespeichert. Ein solch gearteter Tank besteht aus vielen dieser Sphären, die einzeln angesteuert und geleert werden können. So kann, anders als bei konventionellen Druckspeichertanks, der für hohe Spitzenleistungen notwendige Wasserstoffeinblasdruck zu jeder Zeit durch das Tanksystem bereitgestellt werden. In dieser Studie wird ein Wasserstoff-Kugelspeichersystem für eine Anwendung am Nutzfahrzeug analysiert. Dazu wird ein 1D-Simulationsmodell des Tanksystems sowie des Fahrzeugmodells für ein repräsentatives Nutzfahrzeug vorgestellt. Die Simulationsergebnisse werden anhand von Kennfelddaten (Motorverbrauchskennfeld, zeitlicher Einblasverlauf des Wasserstoffinjektors, etc.) eines realen Versuchsträgers validiert. Anhand dieser Modelle wird eine Betriebsstrategie für das Tanksystem entwickelt und diese anhand des ETC (engl. European Transient Cycle) für Nutzfahrzeuge erprobt.

ISBN

978-3-9504969-2-5