AT407593B - Verfahren zur regelung der wärmeabgabe von brennstoffzellen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. 



   Ein solches Verfahren wurde   z. B.   durch die DE 195   17 813   C bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird   als Stellgrösse   der elektrische Strom verwendet, den die Brennstoffzelle liefert. 



   Bei diesem Verfahren ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Wärmeentwicklung der Brennstoffzelle nur relativ grob in Abhängigkeit vom gelieferten Strom gesteuert werden kann und erhebliche Abweichungen von der vorgesehenen Wärmeleistung in Kauf genommen werden müssen. 



   Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das eine weitgehend genaue Regelung der Wärmeleistung der Brennstoffzelle ermöglicht. 



   Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. 



   Die Wärmeentwicklung einer Brennstoffzelle ist von der abgegebenen elektrischen Leistung abhängig und damit nicht nur vom gelieferten Strom, sondern auch von der Brennstoffzellenspannung. Diese Spannung ist wiederum neben anderen Faktoren von der Anzahl der einzelnen Zellen, dem jeweiligen Lastzustand und der Gaszusammensetzung abhängig. 



   Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird daher nicht nur der Gleichstrom, der von der Brennstoffzelle abgegeben wird, zur Regelung der Wärmeabgabe verwendet, sondern berücksichtigt auch die variable Zellenspannung, da eben   als Stellgrösse   die elektrische Leistung zur Regelung der Wärmeleistung der Brennstoffzelle verwendet wird. 



   Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich eine einfache Möglichkeit zur Ermittlung und Anwendung des elektrischen Leistungssollwertes. 



   Dabei wird durch die Merkmale des Anspruches 3 eine Überregelung vermieden. 



   Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine Brennstoffzellenanordnung zeigt. 



   Bei der dargestellten Brennstoffzellenanordnung ist ein Reformer 1 über eine Leitung 2, in der ein Gebläse 3 und ein Gasventil 4 eingebaut sind, mit Erdgas versorgt und setzt dieses in Wasserstoffgas um. 



   Dabei ist der Reformer 1 ausgangsseitig über eine Anschlussleitung 5 mit einem Brennstoffzellenstapel 6 verbunden, der über eine Luftleitung 7, in der ein Gebläse 8 angeordnet ist, mit Luft versorgbar ist. 



   Ausgangsseitig ist der Brennstoffzellenstapel über zwei elektrische Leitungen 9,10, in deren einer ein Strommesser 11 angeordnet ist, mit einem Wechselrichter 13 verbunden. Weiters ist an den elektrischen Leitungen 9 und 10 ein Spannungsmesser 12 angeschlossen. Der Spannungsmesser 12 und der Strommesser 11 sind über Signalleitungen 14,15 mit dem Wechselrichter 13 verbunden, der aus dem momentanen Spannungs- und Stromwert die momentane elektrische Leistung errechnet. 



   Weiters ist der Wechselrichter 13 über eine Steuerleitung 16 mit einem Regler 17 verbunden, der den Wechselrichter 13 mit einem Leistungs-Sollwert   Pet. son   versorgt, wobei der Wechselrichter 13 den   Leistungs-Sollwert Person   mit dem aus dem Spannungs- und dem Stromwert errechneten momentanen elektrischen Leistungswert vergleicht und die Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels 6 entsprechend steuert. 



   Der Brennstoffzellenstapel 6 ist über eine Vorlaufleitung 18, in der eine Umwälzpumpe 19 angeordnet ist, und eine Rücklaufleitung 20 mit einem Wärmetauscher 21 verbunden. 



   An diesen Wärmetauscher 21 sind eine Heizungs-Vorlaufleitung 22 und eine Heizungs-Rücklaufleitung 23 angeschlossen, in denen je ein Temperaturfühler 24,25 angeordnet ist. Diese Temperaturfühler 24,25 sind über Signalleitungen 26,27 mit dem Regler 17 verbunden, der über eine Steuerieitung 28 mit einem nicht dargestellten Sollwertgeber verbunden ist. 



   Der Regler 17 errechnet aus dem Temperatur-Sollwert   Tot !   des Sollwertgebers und den von den Temperaturfühlern 24,25 gelieferten Temperaturwerten   T R, Ist (Rücklauftemperatur)   und    Tv Ist   (Vorlauftemperatur) die für die Bereitstellung der erforderlichen Wärmemenge entsprechende elektrische Soll-Leistung   Pel soll,   die an den Wechselrichter 13 geliefert wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Regelung der Wärmeabgabe von Brennstoffzellen (6), bzw. Brennstoff- zellenstapeln in Heizgeräten im wärmegeführten Betrieb, wobei eine elektrische Stellgrösse nach dem PID-Verfahren zur Regelung der Vor- oder Rücklauftemperatur (TV, ist, TR, ist) der Brennstoffzelle (6) oder an einem Wärmetauscher (21) des Heizgerätes vorgesehen ist, wobei die Regelung kontinuierlich oder quasikontinuierlich erfolgt, dadurch gekenn- zeichnet, dass als elektrische Stellgrösse die elektrische Leistung (Pel, sou) der Brennstoff- zelle (6), bzw. des Brennstoffzellenstapels verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Temperaturab- weichung gegenüber einer gewählten Solltemperatur (tison) eine thermische Solleistung errechnet wird, die mit Hilfe der Stromkennzahl der Brennstoffzelle (6), bzw. des Brenn- stoffzellenstapels in eine elektrische Solleistung (Pet. soll) umgerechnet und an einen der Brennstoffzelle (6) nach geschalteten Wechselrichter (13) weitergegeben wird, der die elektrische Leistung der Brennstoffzelle (6) bzw. des Brennstoffzellenstapels auf den Leistungssollwert (Pel,soll) reglet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Solleis- tung unter Berücksichtigung von Minimal- und Maximalwerten errechnet wird.