H2 im elektrischen Netzverbund

Diese Arbeit befasst sich mit der Integration von Wasserstoff-Brennstoffzellen in das Stromnetz, um das Verhalten herkömmlicher Generatoren mit rotierender Masse und entsprechender Trägheit nachzubilden. Diese Integration ist entscheidend, um die Frequenzstabilisierung in modernen Energiesystemen zu verbessern, in denen erneuerbare Energiequellen zunehmend konventionelle Energien ersetzen. Dafür wird ein umfassendes Prüfsystem entwickelt, das einen Brennstoffzellen-Systemprüfstand und einen Netzsimulator umfasst, wodurch ein echtzeitfähiger Betrieb im Rahmen eines Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL)-Prüfstands ermöglicht wird.
Der Brennstoffzellen-Systemprüfstand ermöglicht die detaillierte Untersuchung von PEM-Brennstoffzellensystemenunter verschiedenen Betriebsbedingungen. Es werden sowohl Dauerbetrieb als auch dynamische Prüfabläufe unterstützt, mit einer maximalen elektrischen Leistung von bis zu 400 kW. Der Prüfstand gewährleistet eine präzise Konditionierung und hochgenaue Messung der Medienzufuhr, was eine zuverlässige Leistungsanalyse der Brennstoffzellen unter unterschiedlichen Bedingungen ermöglicht.
Darüber hinaus bietet der PHIL-Prüfstand eine Plattform für realistische Tests von Brennstoffzellen in Kombination mit anderen leistungselektronischen Komponenten. Dabei werden Interaktionen mit dem Stromnetz simuliert, wodurch die Bewertung der Betriebsrückwirkungen ohne Gefährdung der Netzstabilität möglich wird. Durch diese Simulation können Forscher das Verhalten des Brennstoffzellensystems, die Auswirkungen von Netzschwankungen und die Systemreaktion auf unterschiedliche Netzbedingungen untersuchen.
Zusätzlich erlaubt der PHIL-Prüfstand die Untersuchung des Zusammenspiels zwischen Brennstoffzellen und anderen Komponenten wie Wechselrichtern, Batteriespeichern, Elektrolyseuren und verschiedenen elektrischen Lasten. Dieser ganzheitliche Ansatz gewährleistet eine umfassende Bewertung der kombinierten Leistung und der Auswirkungen auf das Stromnetz.
Diese Studie ebnet den Weg für eine breitere Nutzung von Wasserstoff-Brennstoffzellen in Energiesystemen und trägt zur Entwicklung widerstandsfähiger und stabiler Energienetze bei.