{"id":120367,"date":"2023-03-22T20:39:23","date_gmt":"2023-03-22T19:39:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.carpr.de\/?p=120367"},"modified":"2023-03-22T21:30:12","modified_gmt":"2023-03-22T20:30:12","slug":"risikofaktor-tanken-von-wasserstoff","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.carpr.de\/120367\/risikofaktor-tanken-von-wasserstoff\/","title":{"rendered":"Risikofaktor Tanken von Wasserstoff"},"content":{"rendered":"

Merkle CAE Solutions: Simulationsberechnung zur Optimierung des Tankprozesses von Wasserstoff<\/span><\/em><\/p>\n

Wasserstoff ist eine der Hoffnungstr\u00e4ger der erneuerbaren Energien. Damit diese Technologie gro\u00dffl\u00e4chig genutzt werden kann, muss unter anderem die Betankung sicher sein, denn gerade dann werden die Tanks hoch belastet. Mittels CFD-Simulationen kann Merkle CAE Solutions (https:\/\/www.merkle-partner.de\/) optimale Betankungs-Prozesse sichtbar machen.<\/p>\n

Wasserstofftanks sind Hochdrucktanks, die – falsch eingesetzt – auch zu kleinen oder gr\u00f6\u00dferen Bomben werden k\u00f6nnen. Genau deshalb gibt es Normen mit klaren Vorgaben, welche Temperatur- und Druckgrenzen einzuhalten sind, damit auch der Endverbraucher gefahrlos einen solchen Tank nutzen kann.<\/p>\n

Die zul\u00e4ssigen Temperaturen liegen bei max. 85\u00b0C, der maximale Druck von 125% des Nominaldrucks darf nicht \u00fcberschritten werden. Diese Vorgaben sind vor allem beim Tankvorgang spannend, der ja m\u00f6glichst schnell stattfinden sollte. Wasserstoff wird unter Hochdruck getankt. Durch die hohen Einstr\u00f6mgeschwindigkeiten, insbesondere in der Anfangsphase, erh\u00f6ht sich die Temperatur des Wasserstoffs. Zudem prallt der Wasserstoff bei axialer, also direkter, geradliniger Betankung, auf die gegen\u00fcberliegende Wand des Tanks. Die Temperaturen sind hoch, das Material erhitzt sich lokal, dehnt sich aus und die thermomechanischen Spannungen im Tank steigen, was zu einer Besch\u00e4digung des Tanks, gegebenenfalls unkontrolliert bis zur Explosion f\u00fchren kann.<\/p>\n

Die Betankung (https:\/\/www.merkle-partner.de\/aktuelles\/blog\/wasserstofftanks-warum-das-tanken-von-wasserstoff-nicht-ganz-so-einfach-ist)sollte daher zur Realisierung kurzer Tankzeiten unter einem schr\u00e4gen Winkel erfolgen. Wie kann dieser Winkel aber optimal eingestellt werden, damit Temperaturspitzen m\u00f6glichst vermieden werden?
\nDiese Frage stellt sich bei PKWs, LKWs, Tankstellen, Schiffen oder Flugzeugen immer wieder aufs Neue und bietet einen klassischen Anwendungsfall f\u00fcr eine transiente, also im Zeitverlauf betrachtete, Str\u00f6mungsanalyse.<\/p>\n

„Physikalisch wie rechentechnisch ist die CFD-Simulation f\u00fcr Wasserstoff-Betankung eine Herausforderung, da aufgrund der hohen Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten die Zeitschritte kleiner als 1×10-5 Sekunden sein m\u00fcssen. Der Betankungsvorgang selbst geht aber 30 Sekunden und l\u00e4nger“, so Stefan Merkle, Gesch\u00e4ftsf\u00fchrender Gesellschafter der Merkle CAE Solutions Gmb (https:\/\/www.merkle-partner.de\/)H. „Um korrekte Aussagen zur Optimierung der Tankprozesse zu treffen, m\u00fcssen physikalische Rahmenbedingungen, logische Extrapolationen, aber auch wirtschaftliche Rechenzeiten bedacht werden. Sei es bei str\u00f6mungsmechanischen Themen mit CFD- oder strukturmechanischen Themen mit FEM-Simulation – im Bereich der Wasserstofftechnologien (https:\/\/www.plattform-h2bw.de\/service\/aktuelle-meldungen\/meldungen-detail\/clusterpartner-im-portrait-merkle-cae-solutions)baut Merkle CAE Solutions auf einschl\u00e4giges Know-how.“<\/p>\n

Das Unternehmen Merkle CAE Solutions GmbH in Heidenheim wurde 1989 als Merkle & Partner GbR von Luft- und Raumfahrtingenieur Stefan Merkle gegr\u00fcndet. Merkle CAE Solutions GmbH z\u00e4hlt zu den ersten und f\u00fchrenden Dienstleistern f\u00fcr ingenieurwissenschaftliche Berechnungen und Simulationen in Deutschland. Am Hauptsitz Heidenheim und den Niederlassungen Wolfsburg, Homburg\/Saar und Erfurt bearbeiten die 50 Mitarbeiter jedes Jahr rund 500 Kundenprojekte aus den Kerngebieten Strukturanalyse, Str\u00f6mungssimulation und virtuelle Produktentwicklung. Zum Kundenkreis z\u00e4hlen namhafte Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie, der Konsumg\u00fcterindustrie und dem Schiffbau.<\/p>\n

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Bildquelle: @Merkle CAE Solutions GmbH<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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