Modellierung von H2-LKW Tanks – neue Veröffentlichung am Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik - Munich Institute of Integrated Materials, Energy and Process Engineering (MEP)

Im neuesten Paper des „CryoTRUCK“ Teams vom Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik wird ein generalisiertes thermodynamisches Modell für kryogene Wasserstoffspeicher in Schwerlastkraftwagen vorgestellt. Das Modell ermöglicht die Simulation aller typischen Betriebsbedingungen, einschließlich derjenigen im Zweiphasenbereich, und somit den Vergleich verschiedener physikalische Wasserstoffspeicherverfahren für die Anwendung im Truck.

Thermodynamische Zustände verschiedener physikalischer Wasserstoffspeichertechnologien in einem Temperatur-Dichte-Diagramm von normalem Wasserstoff; Visualisierung der Beziehung zwischen den drei Betriebsszenarien und den drei Betriebsarten; Systemsteuerungsvolumina von Wasserstoff und dem Feststofftank.

Aufgrund der zunehmenden Dringlichkeit, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, und der zunehmenden Nachfrage von Wasserstoff als nachhaltiger Kraftstoff ist die effiziente Speicherung von Wasserstoff an Bord von Fahrzeugen von entscheidender Bedeutung für den Weg in eine klimaneutrale Zukunft. Am Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik untersuchen wir daher im Verbundprojekt "CryoTRUCK" kryokomprimierte Wasserstofftanks und deren Schlüsselkomponenten für den Einsatz in Schwerlast-LKWs.

Um eine effiziente Speicherung und einen optimalen Betrieb zu gewährleisten, ist es wichtig, die thermodynamischen Prozesse in solchen Tanks zu verstehen, insbesondere unter kryogenen Speicherbedingungen. Daher freuen wir uns, unseren neuesten Forschungsartikel zur Entwicklung eines verallgemeinerten thermodynamischen Modells für kryogene Wasserstoffspeicher in Schwerlastkraftwagen vorstellen zu dürfen. Der dabei gewählte Modellierungsansatz ermöglicht es uns, den thermodynamischen Zustand des Wasserstoffs unter allen typischen Betriebsbedingungen zu beschreiben, einschließlich derjenigen im Zweiphasenbereich. Dabei wird ein einziger Satz differential-algebraischer Gleichungen (DAE) und der DAE-Solver ode15s aus Matlab verwendet. Nur drei Gleichungen werden automatisch durch eine intelligente Entscheidungslogik umgeschaltet, wenn sich die Betriebszustände ändern. Anschließend wird das Modell auf eine Fahrzyklusstudie angewandt, in der drei derzeit entwickelte Tanks für die physikalische Speicherung von Wasserstoff an Bord von Lastkraftwagen verglichen werden: kryokomprimierter Wasserstoff (CcH2), unterkühlter flüssiger Wasserstoff (sLH2) und komprimierter gasförmiger Wasserstoff (CH2). Die Ergebnisse zeigen unter Anderem, dass CcH2 aufgrund seiner überlegenen Speicherdichte die höchsten Reichweiten bietet, was es zu einer vielversprechenden Lösung für den nachhaltigen Verkehr macht.

Der vollständige Artikel ist hier zu finden: https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2024.103826

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