Modellbasierte Vorentwicklung eines Brennstoffzellensystems für große Verkehrsflugzeuge

Abstract

Diese Arbeit umfasst den Aufbau eines Modells für ein Brennstoffzellensystem für große Verkehrsflugzeuge in der Umgebung MATLAB/SIMULINK im Rahmen des Kooperationsprojektes MIWa. Das Modell erstellt aus einem, in einer XML-Datei hinterlegtem, Missionsprofil ein System mit den Hauptkomponenten Brennstoffzellenstack, Verdichter und Befeuchter und beruht auf einer Literaturrecherche bezüglich solcher Systeme in Verkehrsflugzeugen. In einer Optimierung soll das System minimale Komponenten- und Gewichtsanzahl erreichen. Das Modell ist mit zwei verschiedenen Flugzeugkonfigurationen und Leistungsanforderungen für verschiedene Flugmissionen getestet. Die Ergebnisse der Simulation zeigen, dass der Antrieb eines Flugzeuges ausschließlich mit elektrischer Energie aus Brennstoffzellen nicht umsetzbar scheint. Hingegen ist der Ersatz der APU und die Entlastung der Triebwerke vorstellbar.

This paper describes the modelling of a fuel cell system for large aircraft by MATLAB/SIMULINK in the project MIWa. The model developes a system with the main components fuel-cell-stack, compressor and humidifier by using a mission profile described in a XML-file and is based on literature research describing such systems in large aircraft. The optimization of the system is aimed for the minimal number of components and minimal weight. The model describes two types of airplane configuartions and flight profiles for different flight missions. The result of the simulation shows that powering an airplane solely with fuel cell produced electric energy seems not feasible. But driving the APU and supporting the engines seems possible.