グローバルな要件に応えるには柔軟なソリューションが必要です。ニーズを最も理解しているのはお客様自身であり、理想的なシステム開発の担い手となります。
システム要件が定まれば、次は各要素のバランスが重要です。
スタックおよびモジュールレベルでは、燃料・空気の供給や熱負荷、変換効率を定常状態に近い条件や過渡的な運転条件 (始動・停止、SOFC/SOEC モード切替など) 下で評価します。さらに、BoP (バランス・オブ・プラント) コンポーネントは性能最適化だけでなく、あらゆる運転条件下で耐久性を検証することが求められます。
システムレベルでは、コンプレッサーやブロワー、インジェクター、リフォーマーなどのBoPコンポーネントの設計・選定に加え、空気・燃料供給や熱マネジメント、制御戦略の最適化を行います。
グローバル要件
オンサイト型の定置システムは、ターゲット市場ごとの要件を満たさなければなりません。そのため、システムはできる限り柔軟に設計される必要があります。
出力密度
正確なシステム設計、最適化された BoP コンポーネント、そしてスタック内すべてのセルに均一な空気と燃料を供給することが求められます。
効率
燃料電池または電解システムのコンセプト設計に加え、BoP の適切な設計と、スタックやモジュールへの最適な供給が重要です。
耐久性
適切に冷却されたシステム、最適な媒体分配、そして制御戦略が不可欠です。
コスト
実機開発や試験には、試作機、試験ベンチ、時間、そして人員が必要となります。
エネルギー密度、効率、耐久性といった面でのリスクを最小化するためには、最初からシステム全体を包括的に開発することが重要です。シミュレーションは、試作機が存在しない段階の初期コンセプトから、これらの目標を考慮できる点で特に有効です。さらに、異なる要件への適応もバーチャルで容易に実行・検証できます。
AVLのワン・プラットフォームソリューションは、3Dマルチフィジックス CFD とシステムシミュレーションの理想的な連携を実現します。 (詳細はこちら)
開発初期からVプロセス全体にわたりソフトウェアを活用でき、SOFCおよびSOELスタックの出力・劣化モデルを用いた効率・性能最適化が可能です。また、システムシミュレーションオプションにより、SiL および HiL 環境における FCCU 機能の開発・キャリブレーションも、リアルタイム対応により問題なく実行できます。
スケーラブルな シミュレーションソリューション
SOFCおよびSOECの開発プロセス全体を通じてサポートします。
一貫した SOFC/SOEC スタック性能・劣化モデル
3DマルチフィジックスCFDとシステムシミュレーションにより、スタック内で生じる主要な劣化プロセスを正確に把握し、その影響を動的な運転条件下における全体的な劣化特性として評価できます。
ワン・プラットフォームソリューション
ツールやチーム間でのデータ共有を円滑にし、共通のグラフィカルユーザーインターフェース (GUI) によるサポートも提供します。
SOFC/SOEC向け リアルタイム対応・低次元 (RD: Reduced Dimensionality) スタックモデル
SiL および HiL 環境におけるシステム制御の開発・キャリブレーション、ならびにコンポーネントやサブシステムのテストにおいて、開発効率を大幅に向上させます。
モデル・パラメーター化ウィザード
システムシミュレーションソフトウェア AVL CRUISE™ M には、SOFCおよびSOEC向けのパラメーター化ウィザードを搭載しています。ガイド付きワークフローにより、セルのパラメーター化を容易かつ迅速に行えます。
スケーラブルなBoPコンポーネントモデリング
最高性能と最大効率を実現するため、3D CFD ツール AVL FIRE™ M と CRUISE M 1D/0D システムシミュレーション により、以下の柔軟なモデリングが可能です：
- コンプレッサー
- インジェクターおよびエジェクター
- 水素タンク
- 蒸発器
- 改質器
- その他多数
ガイド付き 3D マルチフィジックス CFD ワークフロー
- Embedded Body Method：メッシュ生成時間を数日から数分へ短縮
- 均質化チャネルアプローチ：セル、スタック、モジュールレベルにおける形状変化の迅速な解析が可能
本格的で効率的かつ耐久性に優れたポリマー電解質型燃料電池（PEMFC）システムの開発には、セル単位における基礎的理解が不可欠です。水素と酸素の輸送、電気化学反応プロセス、膜構造、劣化メカニズム、燃料電池スタック内での各セルへの供給などが、エネルギー密度、効率、耐久性にとって極めて重要です。
データは、従うべきコンセプトを明確に決定するための確信を与えてくれます。モビリティコンセプトを複数の要因に関して同時に評価する場合、確かなデータ基盤は特に重要です。これこそまさにAVL CRUISE™ Mが果たす役割です。
AVL FIRE™ Mはその適用範囲から汎用CFDソフトウェアと言えます。しかし、主に使用されているのは、あらゆるタイプのパワートレインやそのコンポーネントの開発です。
このソフトウェアを使用すれば、車両やその他物体の周辺の流れや、任意の流体・固体領域間での熱伝達を詳細に表示できます。
Aiming at a drastic CO₂ reduction in industry and mobility, the world is currently facing the challenge of producing green hydrogen at affordable prices and in sufficient quantities.
Immerse yourself in the world of Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) physical modeling in our exclusive webinar and learn how to use the impressive capabilities of AVL CRUISE™ M in combination with ESTECO's intelligent optimization tool modeFRONTIER.