View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

6 Dynamische Simulation des Gesamtsystems
70 % Brenngasnutzung eine thermische Nutzleistung von rund 10 kW, falls das Abgas bis auf
60 oe abgekühlt wird. Bei dieser Temperatur findet noch keine Kondensation statt, da der Wasserdampfgehalt
im Abgas unter 15 % beträgt. In der Simulation wird analog zum im Aufbau befindlichen
System das Nachbrennerabgas zu 85 % auf den Luftvorwärmer und zu 15 % auf den
Vorreformer geleitet. Für den Nennlastzustand zeigt Bild 6.15 wesentliche Betriebsdaten des
Systems im Überblick.
Abgas
Wirkungsgrade:
Inverter: TI,,,,, = 93 %, Verdichter: TI" = 60 %, TlM,mTlWo, = 50 %
P thenn =9,8 kW
Pe/,Ac=1,5kW
: 221 oe
Luft 20 oe A 34 °e. I
__ .......
v=~
20 oe
Erdgas-------.~
H u =41,4kW
319 oe
(15 %)
606 oe
465 oe
889 oe
693 oe
Kathode F.:........:~
Elektrolyt
Anode
778 mV@ 350 mAlern'
(Tl u =O,7)
-------- ----.
659 oe p. Ac=20, 1 kW
"
Bild 6.15: Betriebsdaten des Systems im Nennlastzustand (Brenngasnutzung 11u = 70 %).
Zum Vergleich zeigt Tabelle 6.4 eine Gegenüberstellung der Betriebsdaten im Nennlastzustand
sowohl für den Betriebsfall mit 70 % als auch mit 80 % Brenngasnutzung. Es wird deutlich, dass
durch eine höhere Brenngasnutzung die elektrische Bruttoleistung der Brennstoffzelle von
21,6 kW auf 23,7 kW gesteigert werden kann. Da der Eigenverbrauch konstant bleibt, wird dadurch
der elektrische Wirkungsgrad des Systems von 44,7 % auf rund 49,3 % erhöht. Die für
die Wärmenutzung zur Verfügung stehende Abgastemperatur fällt dagegen leicht ab und es
steht somit etwas weniger thermische Nutzleistung zur Verfügung. Bei gleichbleibender Kühlluftmenge
sinkt tür eine Brenngasnutzung von 80 % der spezifische Luftüberschuss. Daher wird
mit 770 oe eine deutlich höhere maximale Zelltemperatur erreicht. Insgesamt werden im Vorreformer
inklusive der höheren Kohlenwasserstoffe 30 % des Brenngases umgewandelt. Es ergeben
sich für das vollständige System Gesamtwirkungsgrade von rund 70 % mit Vorteilen für den
Betriebsfall mit höherer Brenngasnutzung.
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