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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.
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The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
Such a method has been used e.g. B. known from DE 195 17 813 C. In this known method, the electrical current that the fuel cell supplies is used as the manipulated variable.
However, this method has the disadvantage that the heat development of the fuel cell can only be controlled relatively roughly as a function of the electricity supplied, and considerable deviations from the intended heat output have to be accepted.
The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to propose a method of the type mentioned at the outset which enables largely precise regulation of the thermal output of the fuel cell.
According to the invention, this is achieved in a method of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.
The heat development of a fuel cell depends on the electrical power output and therefore not only on the electricity supplied, but also on the fuel cell voltage. This voltage depends on the number of individual cells, the respective load condition and the gas composition, among other factors.
The proposed measures therefore not only use the direct current emitted by the fuel cell to regulate the heat output, but also take into account the variable cell voltage, since the electrical power used to regulate the thermal output of the fuel cell is used as the manipulated variable.
The features of claim 2 provide a simple possibility for determining and using the electrical power setpoint.
Over-regulation is avoided by the features of claim 3.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which schematically shows a fuel cell arrangement.
In the fuel cell arrangement shown, a reformer 1 is supplied with natural gas via a line 2, in which a blower 3 and a gas valve 4 are installed, and converts this into hydrogen gas.
The reformer 1 is connected on the output side via a connecting line 5 to a fuel cell stack 6 which can be supplied with air via an air line 7 in which a blower 8 is arranged.
On the output side, the fuel cell stack is connected to an inverter 13 via two electrical lines 9, 10, in one of which an ammeter 11 is arranged. Furthermore, a voltmeter 12 is connected to the electrical lines 9 and 10. The voltmeter 12 and the ammeter 11 are connected via signal lines 14, 15 to the inverter 13, which calculates the instantaneous electrical power from the instantaneous voltage and current value.
Furthermore, the inverter 13 is connected via a control line 16 to a controller 17, which supplies the inverter 13 with a power setpoint Pet.son, the inverter 13 the power setpoint person with the instantaneous electrical value calculated from the voltage and the current value Comparing the power value and controlling the power output of the fuel cell stack 6 accordingly.
The fuel cell stack 6 is connected to a heat exchanger 21 via a feed line 18, in which a circulation pump 19 is arranged, and a return line 20.
A heating flow line 22 and a heating return line 23 are connected to this heat exchanger 21, in each of which a temperature sensor 24, 25 is arranged. These temperature sensors 24, 25 are connected via signal lines 26, 27 to the controller 17, which is connected via a control line 28 to a setpoint generator (not shown).
The controller 17 calculates Tot from the temperature setpoint! of the setpoint generator and the temperature values T R, actual (return temperature) and Tv actual (supply temperature) supplied by the temperature sensors 24, 25 are the electrical setpoints Pel intended for supplying the required amount of heat, which are supplied to the inverter 13.