Filtro de Kalman basado en identificación en línea de la característica de potencia eléctrica de celdas de combustible de óxido sólido con el objetivo de rastrear el punto de máxima potencia
Autores: Rauh, Andreas; Frenkel, Wiebke; Kersten, Julia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Filtro de Kalman basado en identificación en línea de la característica de potencia eléctrica de celdas de combustible de óxido sólido con el objetivo de rastrear el punto de máxima potencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Celdas de combustible
Redes de suministro de energía distribuida
Producción de energía eléctrica
Flujos de masa de gas
Concentración de hidrógeno
Seguimiento del punto de máxima potencia.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Las celdas de combustible de alta temperatura son uno de los dispositivos actualmente investigados para su integración en las redes de suministro de energía distribuida. Tales redes distribuidas tienen como objetivo la producción simultánea de energía térmica y electricidad. Para maximizar la eficiencia de los sistemas de celdas de combustible, es razonable rastrear el punto de máxima producción de energía eléctrica y operar el sistema en las inmediaciones de este punto. Sin embargo, las variaciones de los flujos de masa de gas, especialmente la concentración de hidrógeno contenido en el gas del ánodo, así como las variaciones en la distribución de la temperatura interna en el módulo de pilas de combustible, hacen que el punto de máxima potencia cambie en función de los fenómenos mencionados anteriormente. Por lo tanto, este documento propone primero un enfoque de filtro estocástico capaz de identificar localmente la característica de potencia eléctrica de la celda de combustible en tiempo real. En segundo lugar, basándose en esta estimación, se deriva un procedimiento de seguimiento del punto de máxima potencia. Se basa en un procedimiento de iteración teniendo en cuenta la precisión de la estimación del filtro estocástico y ajusta la corriente eléctrica de la celda de combustible para garantizar puntos de operación óptimos. Las simulaciones numéricas, basadas en datos reales recopilados en una plataforma de pruebas disponible en la Cátedra de Mecatrónica de la Universidad de Rostock, concluyen este documento.
Descripción
Las celdas de combustible de alta temperatura son uno de los dispositivos actualmente investigados para su integración en las redes de suministro de energía distribuida. Tales redes distribuidas tienen como objetivo la producción simultánea de energía térmica y electricidad. Para maximizar la eficiencia de los sistemas de celdas de combustible, es razonable rastrear el punto de máxima producción de energía eléctrica y operar el sistema en las inmediaciones de este punto. Sin embargo, las variaciones de los flujos de masa de gas, especialmente la concentración de hidrógeno contenido en el gas del ánodo, así como las variaciones en la distribución de la temperatura interna en el módulo de pilas de combustible, hacen que el punto de máxima potencia cambie en función de los fenómenos mencionados anteriormente. Por lo tanto, este documento propone primero un enfoque de filtro estocástico capaz de identificar localmente la característica de potencia eléctrica de la celda de combustible en tiempo real. En segundo lugar, basándose en esta estimación, se deriva un procedimiento de seguimiento del punto de máxima potencia. Se basa en un procedimiento de iteración teniendo en cuenta la precisión de la estimación del filtro estocástico y ajusta la corriente eléctrica de la celda de combustible para garantizar puntos de operación óptimos. Las simulaciones numéricas, basadas en datos reales recopilados en una plataforma de pruebas disponible en la Cátedra de Mecatrónica de la Universidad de Rostock, concluyen este documento.