Modelado matemático y control térmico de una pila de óxido sólido reversible de 1.5 kW para plantas de hidrógeno 24/7
Autores: del Pozo Gonzalez, Hector; Torrell, Marc; Bernadet, Lucile; Bianchi, Fernando D.; Trilla, Lluís; Tarancón, Albert; Domínguez-García, Jose Luis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado matemático y control térmico de una pila de óxido sólido reversible de 1.5 kW para plantas de hidrógeno 24/7
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Tecnología de óxido sólido
Eficiencias
Modo reversible
Estrategias de control
Modelos
Rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de óxido sólido ha ganado importancia debido a sus mayores eficiencias en comparación con otras tecnologías de hidrógeno actuales. El modo reversible permite trabajar con ambas tecnologías (SOEC-SOFC), lo que lo hace muy atractivo para operaciones mixtas, tanto de almacenamiento como de generación, aumentando su uso y, por lo tanto, la viabilidad de la implementación de la tecnología. Para mejorar el rendimiento de las pilas reversibles, es de gran importancia desarrollar estrategias de control adecuadas. Para diseñar estas estrategias, se necesitan modelos adecuados. Estos modelos orientados al control deben ser simples para un diseño eficiente del controlador, pero también deben incluir todos los fenómenos que pueden ser afectados por la ley de control. Este artículo presenta un modelado orientado al control de una pila de óxido sólido reversible (rSOS) para la implementación de estrategias de control considerando efectos térmicos y de degradación. El modelo se valida con datos experimentales de un prototipo de laboratorio de 1,5 kW, analizando tanto curvas de polarización como respuestas dinámicas a diferentes perfiles de corriente y composiciones. Se ha obtenido un error de menos del 3% entre el modelo y las respuestas experimentales, demostrando la validez del modelo propuesto orientado al control. El modelo propuesto permite realizar un análisis nuevo y más profundo del papel de las celdas de óxido sólido reversibles en plantas de generación 24/7 con fuentes de energía renovable.
Descripción
La tecnología de óxido sólido ha ganado importancia debido a sus mayores eficiencias en comparación con otras tecnologías de hidrógeno actuales. El modo reversible permite trabajar con ambas tecnologías (SOEC-SOFC), lo que lo hace muy atractivo para operaciones mixtas, tanto de almacenamiento como de generación, aumentando su uso y, por lo tanto, la viabilidad de la implementación de la tecnología. Para mejorar el rendimiento de las pilas reversibles, es de gran importancia desarrollar estrategias de control adecuadas. Para diseñar estas estrategias, se necesitan modelos adecuados. Estos modelos orientados al control deben ser simples para un diseño eficiente del controlador, pero también deben incluir todos los fenómenos que pueden ser afectados por la ley de control. Este artículo presenta un modelado orientado al control de una pila de óxido sólido reversible (rSOS) para la implementación de estrategias de control considerando efectos térmicos y de degradación. El modelo se valida con datos experimentales de un prototipo de laboratorio de 1,5 kW, analizando tanto curvas de polarización como respuestas dinámicas a diferentes perfiles de corriente y composiciones. Se ha obtenido un error de menos del 3% entre el modelo y las respuestas experimentales, demostrando la validez del modelo propuesto orientado al control. El modelo propuesto permite realizar un análisis nuevo y más profundo del papel de las celdas de óxido sólido reversibles en plantas de generación 24/7 con fuentes de energía renovable.