View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

6 Dynamische Simulation des Gesamtsystems
6.1.5 Stand-by
Im Anlagenbetrieb sind Betriebsphasen möglich, in denen keine Lastanforderung eines Verbrauchers
vorliegt. Sofern eine geeignete Wärmesenke vorliegt, kann in dieser Situation überschüssige
Elektrizität gegebenenfalls in das Stromnetz eingespeist werden. Allerdings sind Betriebsfälle
denkbar - etwa falls kein Netzparallelbetrieb der Anlage vorgesehen ist - in denen
diese Vorgehensweise nicht durchführbar ist. Sofern in absehbarer Zeit eine erneute Lastanforderung
zu erwarten ist, wäre es dann wünschenswert, die Anlage in einem selbsterhaltenden
Stand-by-Modus zu betreiben. Idealerweise deckt in diesem Betriebsfall die elektrische Systemleistung
gerade die Eigenverbräuche, während die in der Anlage produzierte Abwärme dazu genutzt
wird, sämtliche Komponenten nahe ihrer Betriebstemperatur zu halten.
Anhand dynamischer Systemrechnungen zeigt sich, dass ein stabiler Stand-by-Betrieb der Anlage
erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Bild 6.26 zeigt das Anlagenverhalten bei einer Reduzierung
der Stromdichte auf 7,5 % der Nennlaststromdichte. Zwar erreichen sämtliche Anlagenkomponenten
über den betrachteten Simulationszeitraum von 8 Stunden annähemd stabile Betriebszustände.
Allerdings fällt die Temperatur des Verdampfers beträchtlich ab, wodurch eine
Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes in dieser Komponente möglich wird.
Auf der Brenngasseite ist zudem aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus die vollständige
Verdampfung des in den Verdampfer eingedüsten Wassers gefährdet. Die elektrische Nettoleistung
des SOFe-Stacks übersteigt mit 2 kW die Eigenverbräuche im System, die bei einigen
hundert Watt liegen, deutlich. Die Stromdichte kann jedoch nicht weiter reduziert werden, da
ansonsten das System weiter auskühlt.
1000~----~------~------~-----'
....... Abgas
•.. ... ... .. ... ... ..... ... ... ..... .. .. ....... .......... .. .. ...... .- .- . Brenner
800 _ .- ._ .. _.- ._ .._ ._ ._ .. _ .- '- " - ' - ' - " - '- ' - '
--SOFe
I=:: " . " _.. .. .. '''' '''' ..... .. ... ........ .......... " .. " ..
~O-------------- _________ _
ü 600
- ............ ....
200 ,._._._
-.-.-.- - .- ._ .. _,_._ .. _.- _.
OL-----~------~----~~----~
- - - Reformer
. . . . . .. Luftvorwärmer
. _ . _ . Verdampfer
Brenngas (BG):
Erdgas, S/C=2.2
Bild 6.26: Anlagenverhalten bei Reduzierung der Stromdichte auf i/io = 7,5 %.
Die Simulationsrechnungen zeigen somit, dass ein stabiler Stand-by-Betrieb über längere Betriebszeiten
von mehreren Stunden nicht möglich ist, sofern keine elektrische Leistung in ein pa-
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