Third Party Funds Group - Sub project
Acronym: MABAS
Start date : 01.10.2023
End date : 30.09.2026
The partners are cooperation on developing a concept for operating construction machinery for foundation engineering without CO2 emissions. For this purpose, the development of a drive system consisting of hydrogen fuel cell, peripheral components ("balance of plant"), electronic control, buffer battery and tank system as well as the integration into the electronic and mechanical system of the large rotary drilling rig is planned. The basis is an electro-hydraulic special foundation drilling rig from BAUER Maschinen GmbH, which is currently powered either by grid-electricity by batteries. The fuel cell system as well as the additionally required components such as H2 storage and cooling unit will be designed as a plug-in module that can be used universally. Within the project, operating strategies of fuel cell and buffer battery are investigated regarding technical and economic requirements. In addition, the project focusses on simulation and development of the cooling concept, including the selection of suitable components. Another focus of work is the targeted influencing the noise emissions, which represent a burden for equipment operators and the environment during the operation of construction machinery. Supported by aeroacoustic simulations and the derivation of noise-reducing measures, the aim is to significantly reduce emissions compared with conventional diesel-powered equipment. Another aspect will be the hydrogen supply and storage, both generally for a construction site and specifically on the 5 construction machine. Following the construction of the overall control system, the modules will be installed as an add-on unit on a BAUER machine to validate the overall concept and tested in practical use.
Aufgaben und Ziele des Teilprojekts an der Professur für Fluidsystemtechnik sind...
a) ...die Modellierung der Energieflüsse im Brennstoffzellensystem eines Drehbohrgeräts, sowie der Energieversorgung des Drehbohrgeräts auf der Baustelle. Dabei werden neben den thermodynamischen und elektrischen Größen insbesondere auch die CO2 Emissionen und die Kostenfunktion der Einzelnen Bauteile und Betriebsstrategien berücksichtigt. Ergebnis wird ein Werkzeug zur Auslegung von Brennstoffzellensystemen für Spezialbaumaschinen im Offroad-Bereich.
b) ...die grundlegende Untersuchung von Wasserverdampfung zur effizienten Nutzung von Produktwasser aus dem Brennstoffzellenbetrieb. Die Herausforderung besteht darin, dass die Abwärme des Systems nur auf niedrigem Temperaturlevel (ca. 85 °C) zur Verfügung steht, aber hoher Kühlleistungen und Verdampfungsleistungen gefordert sind. Ergebnis wird ein Konzept zur effizienten Nutzung von Produktwasser in Brennstoffzellensystem für den Antrieb von Spezialtiefbohrgeräten sein.
c) ...die Charakterisierung eines Brennstoffzellensystems für die Anwendung in Spezialtiefbohrgeräten auf einem Prüfstand. Ergebnis wird ein Betriebskennfeld des konkreten Systems sein, auf dessen Basis eine optimierte Betriebsstrategie in der Anwendung entwickelt werden kann.