- Welches sind die wichtigsten prinzipien bei der moderner Brennstoffzellen systemdesign?
- Welche Maßnahmen können ergriffen werden, um die Zuverlässigkeit von Brennstoffzellensystemen zu erhöhen?
- Welche Anforderungen müssen erfüllt werden, um Brennstoffzellensysteme/Brennstoffzellenmotoren ordnungsgemäß in Kundenanwendungsfälle zu integrieren?
- Welches sind die kritischen Faktoren, um qualitativ hochwertige, kommerziell nutzbare Produkte in großem Maßstab zu liefern?
- Warum spielen Brennstoffzellensysteme eine wichtige Rolle bei der Energiewende?
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Welches sind die wichtigsten prinzipien bei der moderner Brennstoffzellen systemdesign?
Bei der Entwicklung elektrifizierter Fahrzeuge und Maschinen müssen Erstausrüster und Antriebsstrangintegratoren viele kritische Faktoren berücksichtigen, darunter die folgenden:
- Sicherheit und Einhaltung der geltenden Normen
- Zuverlässigkeit und Betriebsbereitschaft der Geräte, Tag für Tag
- Langlebigkeit und Betriebskosten über die gesamte Lebensdauer des Geräts
- Effizienz und die Notwendigkeit eines kostengünstigeren Betriebs
- Integration des Antriebsstrangs und die Fähigkeit, Fahrzeuge schnell vom Konzept zur Produktion zu bringen
- Der Bedarf an kostengünstigen / großvolumigen Fertigungsmöglichkeiten
- Sicherung der Qualität
- Auswirkungen auf die Umwelt
Welche Maßnahmen können ergriffen werden, um die Zuverlässigkeit von Brennstoffzellensystemen zu erhöhen?
Die Betriebszeit und Verfügbarkeit von Fahrzeugen und Maschinen ist eine unmittelbare Folge zuverlässiger kritischer Systeme und Komponenten, einschließlich des Stromnetzes. Jeder Ausfall kann die Fähigkeit des Bedienpersonals, produktiv zu arbeiten, beeinträchtigen und ist möglicherweise mit Kosten für die Fehlersuche und Reparatur verbunden. Zuverlässigkeit ist daher ein entscheidender Faktor für die Gesamtbetriebskosten und steht bei Nuvera im Mittelpunkt.
Brennstoffzellenmotoren müssen eine ähnliche Leistung, Produktivität und Amortisation wie Verbrennungsmotoren bieten. On- und Off-Road-Fahrzeuge und -Geräte müssen sehr unterschiedliche Konstruktions- und Leistungsstandards erfüllen und dabei ein Gleichgewicht zwischen Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Betriebskosten herstellen. Führende Hersteller von Brennstoffzellenmotoren konstruieren Systeme, bei denen diese Überlegungen im Vordergrund stehen.
Um die Zuverlässigkeit zu maximieren, werden die Systeme und Komponenten von Brennstoffzellenmotoren in speziellen Testeinrichtungen kontinuierlich unter bestimmten Arbeitszyklen und Umweltbedingungen getestet. Nuvera betreibt zum Beispiel ein spezielles Brennstoffzellen-Motorentestmodul (ETM) in Osio, Italien. Diese Testeinrichtung ermöglicht die Fernidentifizierung und -behebung von Fehlern an Testeinheiten und die Implementierung von Lösungen durch Software-Updates und andere Mittel.
Nuvera ETM
Das Nuvera ETM ermöglicht die gleichzeitige Prüfung von bis zu acht Brennstoffzellenmotoren bei unterschiedlichen kundenspezifischen Lastzyklen und war ein wichtiges Instrument bei der Entwicklung der aktuellen Produkte. Die Nuvera-Brennstoffzellenmotoren haben eine mittlere Betriebsdauer zwischen zwei Ausfällen (MTBF) von 2.000 Stunden erreicht, was einem Vorfall pro Jahr entspricht, der ein Eingreifen in einem Einschichtbetrieb erfordert.
Welche Anforderungen müssen erfüllt werden, um Brennstoffzellensysteme/Brennstoffzellenmotoren ordnungsgemäß in Kundenanwendungsfälle zu integrieren?
Die Suche nach der richtigen Lösung für bestimmte Anwendungsfälle von Brennstoffzellen erfordert eine Anleitung:
- Evaluierung neuer Antriebs- oder Hilfstechnologien, die den Betriebsanforderungen der Geräte entsprechen
- Identifizierung der vielversprechendsten Optionen für bestimmte Anwendungen
- Erfüllung der Anforderungen des Codes
- Durchführung von Pilotversuchen
Dieser Prozess beginnt bei Null und erfordert in der Regel eine jahrelange Planung und Entwicklung durch die Fahrzeug- und Gerätehersteller. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine Stromversorgungslösung nicht nur aufgrund ihrer Produktspezifikationen auszuwählen, sondern auch aufgrund ihrer einfachen Integration. Während die Leistungsparameter einfach zu bestimmen sind, ist die Integrationsfähigkeit weniger leicht zu charakterisieren und kann beim Vergleich verschiedener Brennstoffzellensysteme und Anbieter übersehen werden. Es ist daher notwendig, dass die Brennstoffzellenhersteller ihre Fähigkeiten zur Anwendungsanalyse und zur Integration ihrer Geräte klar darlegen.
Führende Hersteller von Brennstoffzellensystemen streben den Erfolg ihrer Kunden an, indem sie ein zuverlässiges System anbieten, das sich leicht in spezifische Wasserstoffanwendungen integrieren lässt.
Es gibt vier Schlüsselaspekte, die von den Lieferanten von Brennstoffzellensystemen für eine erfolgreiche Integration in die Anwendungen ihrer Kunden bereitgestellt werden müssen:
- Kundenzugang und -einfluss: Die Entwicklungs- und Fertigungsteams stehen in engem Kontakt mit den Kunden und haben so direkten Zugang zu Produktdesign, Schnittstellen, Montage und Verpackungsdetails. Dies vereinfacht den Integrationsprozess von Brennstoffzellenmotoren durch die Einbeziehung der Kunden- und Endnutzerperspektive in die Produktdesignplanung und -entwicklung, wobei die Kunden als Hauptakteure fungieren.
- Dokumentation und Schulung: Detaillierte und umfassende Dokumentation und Schulungsunterlagen führen zu erfolgreichen und effizienten Ergebnissen bei der Integration von Fahrzeugen und Ausrüstung.
- Anwendungsbeurteilungen: Während des gesamten Integrationsprozesses werden Simulationen und Analysen, Kompatibilitätsexperimente mit Systemmodulen und Experimente mit Steuerungsschnittstellen durchgeführt, um festzustellen, ob die vorgeschlagenen Produkte für die in Betracht gezogene Anwendung gut geeignet sind.
- Inbetriebnahme und Unterstützung: Auch nach der Werksabnahme der Produkte beim Kunden ist die Unterstützung des Kunden unerlässlich. Führende Hersteller arbeiten eng mit ihren Kundenpartnern zusammen und bieten kontinuierliche Unterstützung für jedes einzelne Entwicklungsprojekt.
Vorkonfigurierte Brennstoffzellenmotoren können die Konstruktions- und Integrationszeit, die OEMs für die Entwicklung und Validierung der Brennstoffzellentechnologie in On- und Off-Road-Fahrzeugen und -Geräten benötigen, erheblich verkürzen.
Welches sind die kritischen Faktoren, um qualitativ hochwertige, kommerziell nutzbare Produkte in großem Maßstab zu liefern?
Robuste Fertigungskapazitäten sind ein entscheidender Faktor für den kommerziellen Erfolg von mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugen und Geräten. Automatisierte Produktionsprozesse von Brennstoffzellenstapeln und -systemen ermöglichen sowohl hohe Stückzahlen als auch eine hohe Qualitätssicherung, wobei die konsistente Ausführung kritischer Schritte im Herstellungsprozess zu einer hohen Ausbeute beim ersten Durchlauf führt.
Die automatisierte Fertigung ist von entscheidender Bedeutung für die Senkung der Kosten, sowohl durch eine höhere Ausbeute und weniger Abfall als auch durch die Möglichkeit, in großem Maßstab zu fertigen, was die Gesamtkosten der Ausrüstung weiter senkt. Das Bild unten zeigt das Herzstück der automatisierten Fertigungslinie von Nuvera, die jährlich bis zu 4.000 Brennstoffzellenstapel pro Schicht mit einer Ausbeute von 97 % im ersten Durchgang produzieren kann ( >) und damit die Produktionskapazität und Produktqualität drastisch erhöht. Außerdem kann Nuvera diese automatisierten Linien vervielfältigen und überall dort einsetzen, wo Bedarf besteht.
Nuveras automatisierte Fertigungslinie für Brennstoffzellenstapel
Führende Hersteller haben anerkannte Branchenzertifizierungen erhalten. Nuvera ist ISO 9001-2015, ISO 14001-2015 und OHSAS 18001 zertifiziert, alles wichtige Standards im Qualitätsmanagement.
Warum spielen Brennstoffzellensysteme eine wichtige Rolle bei der Energiewende?
Der Übergang zu sauberen Energiesystemen, die den Wert-, Innovations- und Leistungsanforderungen jeder einzelnen Anwendung gerecht werden und den Leistungsanforderungen spezifischer Fahrzeuge und Geräte entsprechen, ist der Schlüssel für die erfolgreiche Einführung bahnbrechender Technologien. Aufgrund ihrer Fähigkeit, schwere Nutzfahrzeuge und Industrieanlagen anzutreiben, ihrer allgemeinen Zuverlässigkeit und ihres erwiesenen Erfolgs beim Einsatz von On- und Off-Road-Fahrzeugen sind Wasserstoff-Brennstoffzellen ein zentraler Bestandteil der heutigen Diskussionen über saubere Energie und der politischen Initiativen.
Während Wasserstoff-Brennstoffzellen die Leistungsanforderungen von Schwerlasttransporten, öffentlichen Verkehrsmitteln und Off-Road-Anwendungen wie Bergbau, Landwirtschaft und Bauwesen hervorragend erfüllen, ist weniger bekannt, dass Brennstoffzellen die einzige praktikable emissionsfreie Lösung für viele mittelschwere Anwendungen sind, die einen hohen Strombedarf an Bord haben (z. B. Transportkühlung, Zementmischer und Versorgungsfahrzeuge mit Zusatzgeräten) oder bei denen lange Aufladezeiten nicht akzeptabel sind (z. B. Einsatzfahrzeuge).
Brennstoffzellen-Motoren bieten Antriebsprodukten die gleichen Funktionen und Fahrzeugschnittstellen, die die Hersteller von Dieselmotoren erwarten – nur dass in diesem Fall der Antriebsstrang elektrisch und nicht mechanisch ist.
Inhaltbeigetragen von Nuvera Fuel Cells
Nuvera Fuel Cells, ein Pionier der Branche mit mehr als 25 Jahren Erfahrung in der Entwicklung fortschrittlicher Wasserstofftechnologien und deren Umwandlung in robuste, saubere Energieprodukte, ermöglicht die breite Einführung von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen. Nuvera stellt Hochleistungs-Brennstoffzellen-Energiemodule für den kommerziellen und industriellen Einsatz her und bietet Produkte an, die den strengen Anforderungen von On- und Off-Road-Fahrzeugen und -Geräten entsprechen.
Letzte Aktualisierung: 15.01.2023