Bild 01: Statt externer Schaltschränke und langer Leitungswege: Die IP67-Blockmodule von Turck mit integriertem Labview-Treiber erleichtern erheblich den Aufbau und die Erweiterung von Testständen (Quelle: Turck)
Mit Blick auf die Energiewende ist sich Siegfried Limmer (Bild 2), Geschäftsführer des Entwicklungsdienstleisters FutureE [1], sicher: „Der Akku allein wird es nicht richten. Wir werden in Zukunft sowohl die Wasserstoff- als auch die Akkutechnologie brauchen.“ Dass im Zuge dieser Entwicklung auch der Bedarf an Brennstoffzellen wächst, erlebt er schon heute täglich, schließlich arbeitet S. Limmer mit seinen Mitarbeitern und Partnern in Nürtingen ständig an der Optimierung von Brennstoffzellensystemen. Seine Kunden stammen aus der Fördertechnik, der Automobilund Nutzfahrzeugindustrie, aber auch aus dem Energieoder Gebäudesektor.
„Das Thema Brennstoffzelle wird wachsen und ich gehe davon aus, dass wir mitwachsen“, zeigt sich der Geschäftsführer zuversichtlich. Dazu hat er allen Grund, denn Optimierungspotenzial bietet die Nutzung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle immer noch. Bei diesem elektrochemischen Prozess oxidiert Wasserstoffgas an der Anode, während an der Kathode unter Sauerstoffzufuhr Wasser entsteht. Die dabei freiwerdenden Elektronen können elektrische Verbraucher antreiben. Doch ähnlich wie beim Verbrennungsmotor, der seit seiner Erfindung stetig verbessert wurde, birgt auch die Brennstoffzellentechnologie noch viel Optimierungspotenzial. Gefeilt werden kann neben Temperaturen, Druck und sonstigen Bedingungen der Reaktanden auch an den Materialien, wie zum Beispiel dem Elektrolyt oder dem Katalysator der Reaktionen.
Teststand der Technik
Um die eigenen Brennstoffzellensysteme testen zu können, entwickelte FutureE einen Teststand, wie er auch in einer Laborumgebung eingesetzt werden könnte. Und Testen bedeutet in diesem Fall mehr als nur eine Qualitätsprüfung am Ende der Produktion. Das Testen ist der Hauptteil der Entwicklungsarbeit, denn wie gut eine Brennstoffzelle arbeitet, hängt von etlichen Parametern ab, die in zahllosen Iterationen durchgespielt werden, um die idealen Betriebsparameter für unterschiedliche Belastungsszenarien eines Brennstoffzellensystems zu ermitteln. So ist sichergestellt, dass das System bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen immer mit den idealen Betriebsparametern betrieben wird – sowohl bei 0 °C und 5 % Luftfeuchte als auch bei 40 °C und 80 % relativer Luftfeuchte.
Der Quasi-Standard für Teststände
Für umfangreiche Testverfahren in der Forschung ist die Software Labview von National Instruments [2] quasi Standard. Aber auch in der Produktentwicklung sowie zunehmend begleitend zur Produktion wird Labview zum Betrieb von Testständen genutzt. „Insbesondere bei Berechnungen mit Array-Funktionen ist der Programmieraufwand bei einer SPS wesentlich höher. Auch bei der Gestaltung der grafischen Benutzeroberfläche bietet Labview erheblich mehr Möglichkeiten als eine SPS“, erklärt Albert Wais, der sich auf Labview-Programmierung spezialisiert hat und FutureE von dieser Seite auch bei den laufenden Projekten unterstützt. Labview war für A. Wais quasi als Software zum Betrieb des Teststands gesetzt. Mit dem Programm lassen sich komplette Testreihen automatisieren und selbstständig durchführen.