Inhalt

Informationssicherheit und TISAX
Klimaziele im Fokus: Simulation von Wasserstoffsystemen
Ein Wasserstoff-Technologie- und Innovationszentrum in der Region Braunschweig?
Alles automatisiert mit der MoBA Automation
Neue Regelungstechnik im Prüfstand
Entwicklungsbegleitung bis zur Serie
Berechnung von Mehrphasenströmung in neuartigen Kühlsystemen
Weiterbildung im Homeoffice: Online-Trainingskurse


Informationssicherheit und TISAX

Zum Schutz der uns anvertrauten Informationen und Daten verwenden wir seit längerem ein Informationssicherheits-Managementsystem. Zu diesem System sind nunmehr die TISAX-Ergebnisse verfügbar.
Weitere Informationen finden Sie auf der Seite ISO 9001 und TISAX.


Klimaziele im Fokus: Simulation von Wasserstoffsystemen

In unserer TIL Add-On Bibliothek Hydrogen Energy Systems entstehen weitere Stoffdaten-, Komponenten- und Systemmodelle, die den Entwurf und die Bewertung zukünftiger Wasserstoffenergiesysteme ermöglichen.

Im Bereich der Modellierung und Simulation von Wasserstoffsystemen können wir bei TLK auf eine langjährige Erfahrung aus zahlreichen Dienstleistungs- und Forschungsprojekten zurückgreifen. Mit unseren vielseitigen Softwarewerkzeugen bieten wir für die unterschiedlichen Fragestellungen dieses Gebiets geeignete Lösungen an.

Basierend auf diesem Wissen und den entsprechenden Werkzeugen haben wir, gemeinsam mit unseren Kunden und dem Institut für Thermodynamik, verschiedene Wasserstofftankstellenkonzepte modelltechnisch beschrieben und analysiert. Abbildung 1 stellt diese Konzepte vereinfacht dar. Die hier gezeigten unterschiedlichen Varianten – flüssige (LH2) und gasförmige (CGH2) tankstellenseitige Wasserstoffspeicherung, Kaskadierung von Pufferspeichern und direkte Kompression als Betriebsstrategie sowie variable fahrzeugseitige Druckgastanksysteme (Typ-III/ Typ IV) – wurden von uns bereits modelliert.

Vereinfachtes R&I-Fließbild eines Wasserstofftankstellen-Konzepts in DaVE
Abbildung 1: Vereinfachtes R&I-Fließbild eines Wasserstofftankstellen-Konzepts in DaVE

Viele unserer Softwarewerkzeuge kommen bei der Simulation von Wasserstoffsystemen sinnvoll zum Einsatz. Für die modellgestützte Auslegung dieser Systeme ist eine exakte Stoffdatenberechnung unerläßlich. Bspw. muss bei der Betrachtung von Wasserstoff im tiefkalten Bereich berücksichtigt werden, dass er mit zwei verschiedenen Kernspinkonfigurationen als Orthowasserstoff und als Parawasserstoff auftritt. Die Unterschiede zeigen sich u.a. in der spezifischen isobaren Wärmekapazität (siehe Abb.2 a). Die notwendige exakte Stoffdatenberechnung für Wasserstoff können wir mittels der in der TIL Suite 3.9.1 enthaltenen Stoffdatenbibliothek TILMedia 3.9.1 durchführen. Daneben kann diese Bibliothek aber auch für die effiziente und robuste Berechnung der thermophysikalischen Eigenschaften einer Vielzahl von Reinstoffen und Stoffgemischen eingesetzt werden.

Temperaturabhängigkeit der spezifischen isobaren Wärmekapazitat von Para-, Ortho- und Normalwasserstoff. b) Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtszusammensetzung von Para- und Orthowasserstoff.
Abbildung 2 a) Temperaturabhängigkeit der spezifischen isobaren Wärmekapazitat von Para-, Ortho- und Normalwasserstoff. b) Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtszusammensetzung von Para- und Orthowasserstoff.

Die TIL Suite und ihre Add-Ons werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Thermodynamik kontinuierlich verbessert und ausgebaut. Bedarfe für neue Funktionsumfänge und Anforderungen hinsichtlich der industriellen Anwendbarkeit werden im Zuge des täglichen Einsatzes in unseren Forschungs- und Dienstleistungsprojekten ermittelt. Auch kundenspezifische Entwicklungen von Modellbibliotheken für die Auslegung und Optimierung von PEMFC- und SOFC-Systemen werden in dieser Hinsicht ausgewertet.

Unser Softwareprodukt DaVE kommt bei der anwenderfreundlichen Auswertung und der Visualisierung stationärer sowie dynamischer Effekte in komplexen Systemen zum Einsatz. Die Verwendung der MoBA Automation ermöglicht die flexible Erstellung und Abarbeitung von umfangreichen Simulationsstudien und Workflows. Im Zusammenspiel mit der Optimization Suite wird darüber hinaus eine effiziente System- und Komponentenauslegung erreicht.

Mit unserer Expertise unterstützen wir Sie bei der Modellierung und Auslegung Ihrer Wasserstoffsysteme. Haben Sie (kunden-)spezifische Anforderungen und Wünsche – bspw. für die Bereitstellung einer Komponenten- und Systemmodellbibliothek oder eines Workflows –, die wir in der MoBA Automation realisieren können? Auch in dieser Hinsicht sind wir Ihnen gerne behilflich.

Für mehr Informationen kontaktieren Sie bitte Ingo Frohböse (i.frohboese@tlk-thermo.com) oder besuchen Sie unsere Produktseiten.


Ein Wasserstoff-Technologie- und Innovationszentrum in der Region Braunschweig?

Gemeinsam mit der TU-Braunschweig engagieren wir uns für das Technologie- und Innovationszentrum Wasserstofftechnologie am Standort Braunschweig-Salzgitter.
Nähere Informationen finden Sie in der Pressemeldung der Allianz für die Region.


Alles automatisiert mit der MoBA Automation

MoBA Automation 2.1 ermöglicht eine Vereinfachung der Parametrierung umfangreicher Arbeitsabläufe, Ergebnisse sind schneller zugänglich. Die neue Version bietet weitere Use-Cases für Prüfstand-Automatisierung, Messdatenauswertung und Modell-Regressionstests.

Software zur Automatisierung von Arbeitsabläufen

Unsere Software MoBA Automation ermöglicht die Automatisierung von individuellen Arbeitsabläufen für die modell- oder messdatengestützte Entwicklung, Analyse und Optimierung technischer Systeme. Nutzer können beispielsweise umfangreiche Simulationen oder Messungen automatisiert auswerten, individuelle automatisierte Berichte und Dokumentationen (PowerPoint, PDF, etc.) erstellen oder Simulationen im Verbund ausführen. Weitere Bespiele finden Sie auf der Seite MoBA Automation.

Release der Version 2.1

Die MoBA Automation Version 2.1 steht seit Dezember 2020 zum Download bereit. Die wichtigsten Neuerungen werden im Folgenden kurz erklärt. Natürlich arbeiten wir auch weiterhin mit viel Freude und Enthusiasmus an neuen Funktionen zur Verbesserung der Ergonomie unserer MoBA Automation. Sollten Sie Anregungen haben, treten Sie bitte mit uns in Kontakt: E-Mail an Philipp Ebeling (p.ebeling@tlk-thermo.com).

Vereinfachte Handhabung komplexer Arbeitsabläufe durch neue Interface Tasks

In komplexen Arbeitsabläufen verwenden viele Tasks in der Regel die gleichen Eingangswerte (bspw. Parameterdateipfade oder Zielverzeichnisse). Die in der Vorgängerversion – im Fall einer veränderten Anwendung – notwendige Anpassung der Parameter in allen einzelnen Tasks erwies sich als unkomfortabel. Außerdem waren die Ausgangswerte des Arbeitsablaufs nur dezentral über die jeweiligen Tasks zugänglich, was einen schnellen Zugriff auf wichtige Ergebnisse erschwerte.

Neue Input and Output Interface Tasks
Neue Input and Output Interface Tasks (ganz links und ganz rechts) in unserem Dymola Simulation and Check Steady State Results-Arbeitsablauf. Verbindungen von bzw. zu den Tasks werden ausgeblendet.

Über neue Interface-Tasks können Eingangs- und Ausgangswerte global definiert und durch Connections mit einzelnen Tasks verknüpft werden. Die Verbindungen sind mittels eines farblichen Akzents gekennzeichnet, bleiben jedoch ausgeblendet. Somit ist die Übersichtlichkeit der graphischen Darstellungen trotzdem gegeben. Weiterhin stellen die Werte der Interface-Tasks einen Filter für die Inputs und Outputs des Workflows dar. Wird der Arbeitsablauf als Teil eines ganzen Arbeitsprozesses in einen übergreifenden Arbeitsablauf instanziiert, so werden primär nur Parameter bzw. Konnektoren der Interface-Tasks angezeigt.

Der Dymola Simulation and Check Steady State Results-Arbeitsablauf als Teil eines Arbeitsprozesses zur regelungsorientierten Systemanalyse.
Der Dymola Simulation and Check Steady State Results-Arbeitsablauf als Teil eines Arbeitsprozesses zur regelungsorientierten Systemanalyse. Beim Parametrieren des Workflows werden nunmehr nur noch die Input-Interface-Inputs angezeigt, was die Handhabung umfangreicher Arbeitsabläufe deutlich vereinfacht.

Weitere neue Funktionen

  • Ein neuer Command-Aufruf ermöglicht z.B. die zielgerichtete Nachinstallation von Python-Modulen für eine in der MoBA Automation registrierte Python-Umgebung (siehe „Edit“ in der Werkzeugleiste)
  • Schnellzugriff auf die Ausgabedateien über das Kontextmenü in der Status-Ansicht
  • Schnelleres Lesen von großen Mat-Dateien in den Datenverarbeitungstasks
  • MDF-Dateien (MF4) können jetzt über alle Datenverarbeitungstasks der Standard Task Library gelesen werden
  • Viele neue Funktionen und Anpassungen für eine einfachere und intuitivere Erstellung von Arbeitsabläufen im Configurator View

Einsatz der MoBA Automation am Prüfstand

Die MoBA Automation hat in den letzten Monaten in vielen Arbeitsbereichen nicht nur bei TLK neue Anwendungen gefunden. Insbesondere bei Versuchen auf unseren Prüfständen übernimmt sie vermehrt die vollständige Auswertung, Analyse und PDF-Dokumentation der Messdaten eines einzelnen Tags und setzt diese in Relation zur gesamten Messkampagne.

Ein Arbeitsablauf mit Erkennung stationärer Zustände bietet in der MoBA Automation die Möglichkeit, im laufenden Betrieb eingeregelte Messpunkte zu validieren und das Anfahren des nächsten Messpunktes auszulösen. Hierdurch kann wertvolle Prüfstandzeit eingespart werden.

Automatisierte Messkampagnen.

Modellregressionstests zur Qualitätssicherung

Für die Qualitätssicherung von Modellbibliotheken stehen in der MoBA Automation Regressionstests in Form von vorgefertigten Arbeitsabläufen in einem Task-AddOn zur Verfügung. Die wiederholte Durchführung von Modell-Simulationen und entsprechenden Auswertungen führt dazu, dass Fehler bei Modifikationen schnell erkannt und behoben werden können. Die Regressionstests bieten Auswertungen hinsichtlich folgender Aspekte:

  • Einfacher Simulationserfolg
  • Vergleich von Zeitverläufen oder Simulations-Endwerten mit einer Referenz
  • Abgleich bzw. Validierung von Gültigkeitsbereichen der Modelle
  • Strukturelle Analyse von Modelica-Modellen (Gleichungssystem, Translation-Log, etc.)

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Philipp Ebeling (p.ebeling@tlk-thermo.com).


Neue Regelungstechnik im Prüfstand

Mit neuartigen Konzepten können wir in unseren Kältemittelverdichter-Prüfständen hochdynamische Regelungen durchführen. Anwendung finden sie z.B. bei Raffertests im Dauerlauf.

Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung mit Kältemittelverdichtern sind wir in der Lage, unsere Prüfstände im Dauerbetrieb für hochdynamische Raffertests oder Temperaturwechseluntersuchungen zu nutzen. Online werden Degradationseffekte am Prüfstand bewertet und in Echtzeit mit Erfahrungswerten oder als Software-in-the-loop-Modell abgeglichen. Dadurch können Alterungserscheinungen sowie Schäden frühzeitig festgestellt werden.
Weitere Informationen liefert Ihnen Christian Seck (c.seck@tlk-thermo.com).

Entwicklungsbegleitung bis zur Serie

Was viele nicht wissen: Zu unseren Dienstleistungen gehört auch die experimentelle Begleitung der Entwicklung von Thermomanagement-Gesamtsystemen – im Bereich Heizen und Kühlen von Fahrgastraum und Batterie.

Wir passen unser Messkonzept an Ihre Aufgabenstellung an. Die Vermessung der einzelnen Komponenten des Gesamtsystems stellt die Basis unserer gemeinsamen Arbeit dar. Die anschließende Vermessung und Bewertung innerhalb eines Gesamtkonzepts sowie die Begleitung bis hin zur Serie baut darauf auf. Insbesondere Aktuatoren und Sensoren, die im Bussystem kommunizieren, können von uns auch im Gesamtsystem bewertet werden. Lediglich die von Ihnen zur Verfügung gestellte LIN- oder CAN-Buskonfiguration des Zielsystems ist für eine Integration der Komponenten notwendig.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Norbert Stulgies (n.stulgies@tlk-thermo.com).

Druckminderer an einer Stickstoff-Gasflasche bei einem Prüfstand

Darüber hinaus bieten wir auf unseren 820 m² Prüfstandsfläche folgende Messmöglichkeiten an. Im Bereich der Komponenten führen wir u. a. Untersuchungen zu folgenden Bauteilen durch:

  • Kältemittelverdichter u. a. für R-744, R-134a, R-1234yf, R-290, sowie weitere Kältemittel (Leistungsmessung, detaillierte Analyse, Entwicklungsbegleitung etc.)
  • Wärmeübertrager Kältemittel / Luft, Kältemittel / diverse Fluide (Leistung, Vereisungsdetektion, Enteisungsstrategien, Entwärmung etc.)
  • Expansionsventile
  • Pumpen
  • Lüfter / Gebläse
  • Kältemittelsammler (Füllkurven)
  • Leckagemessungen
  • Befeuchter für Brennstoffzellen
  • Materialien (Explosive Dekompression von Elastomeren u. a. unter R-744)
  • Heat Pipes zur Wärmeübertragung
  • Thermische Eigenschaften von Batteriemodulen
  • Temperierung von Batteriemodulen / Batteriepacks
  • Untersuchung von Kältemittel-Öl-Gemischen
  • Unterstüzung bei der Messsystemerprobung

Im Bereich der Erprobung von Gesamtsystemen haben wir Erfahrung und Untersuchungsmöglichkeiten u. a. für:

  • Prüfstand zur Untersuchung umschaltbarer Wärmepumpen für den mobilen Bereich (auch R-744, inkl. Batteriekonditionierung)
  • Hochtemperaturkältekreis für Butan und R-1234ze(Z)
  • Akustische Untersuchung von Strömungsgeräuschen in Kältekreisen
  • Klimakammer u. a. für Langzeittests von Komponenten oder z.B. zur Untersuchung von stationären Wärmepumpen
  • Unterstützung beim Prüfstandsdesign (Regelungsstrategien u. a.)
  • Wassergewinnung aus der Umgebungsluft (Forschungsprojekt)

Die durchgeführten Messungen ergänzen wir bei Bedarf durch eine umfangreiche und thermodynamisch fundierte Aufbereitung der Messdaten mit unseren hauseigenen Softwaretools.
Es ist uns ein besonderes Anliegen, die Wünsche unserer Kunden schnell und flexibel umzusetzen. Entsprechend Ihren Vorstellungen realisieren wir in unserem Versuchslabor neue Prüfstände, mit denen wir Ihre Fragestellungen untersuchen und die von Ihnen gewünschten Messdaten erfassen.

Für weitere Informationen zu unseren Versuchseinrichtungen kontaktieren Sie bitte Norbert Stulgies (n.stulgies@tlk-thermo.com) oder Nicholas Lemke (n.lemke@tlk-thermo.com).


Berechnung von Mehrphasenströmung in neuartigen Kühlsystemen

Im Rahmen des Forschungsprojekts e-Tractiv baut TLK seine CFD-Kompetenzen im Bereich Mehrphasenströmungen aus. Mit STAR-CCM+ werden hier neuartige Kühlsysteme modelliert.

TLK arbeitet im Bereich der Feldberechnung seit neuestem auch hausintern mit der Software STAR-CCM+, um beispielsweise komplexe Mehrphasenströmungen abzubilden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dispersen Mehrphasenströmungen, wie sie in Wärmeübertragern auftreten. Durch eine detaillierte Modellierung kann hier beispielsweise die Kältemittelverteilung simuliert und über Geometrieanpassungen verbessert werden.

Strömungspfade von Flüssigkeitspartikeln.
Abbildung 1: Strömungspfade von Flüssigkeitspartikeln bei einer Verteilung auf Flachrohre eines Wärmeübertragers.

Interoperabilität

Ein wichtiger Aspekt unserer 3D-Modelle ist die Interoperabilität zu unseren 0D/1D-Systemmodellen. Mit Hilfe von TISC oder dem FMI-Standard sind wir in der Lage, komplexe thermische Fragestellungen mit gekoppelten Simulationen zu beantworten. So arbeiten wir aktuell beispielsweise im Rahmen des öffentlich geförderten Projekts e-Tractive – in einem Konsortium mit Siemens, Infineon und der Uni Bayreuth – an innovativen Kühlkonzepten. Gemeinsam erforschen wir effiziente Kühlkörper für Leistungselektroniken, die der Traktion von Regionalzügen dienen, und koppeln dafür detaillierte 3D-CFD Simulationen mit 0D/1D Systemmodellen.

Optimierung

Im Automotive Bereich konnten wir im vergangenen Jahr das Projekt SiCModul erfolgreich abschließen, wodurch wir unser Kompetenzspektrum im Bereich der Modellierung und Simulation von aktiven Kühlkonzepten für Leistungselektroniken erweitert haben. Zentraler Forschungsgegenstand des Projekts war die vollautomatische Optimierung einer Pin-Fin-Geometrie unter Berücksichtigung von Wärmetransport und Druckverlust des Kühlkörpers. In diesem Zusammenhang kam die Optimization Suite zum Einsatz: Wir verwendeten sie – mit Hilfe des Python Interfaces in Skripten – zur Ansteuerung des Pre-Processing Werkzeugs ANSA.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Björn Flieger (b.flieger@tlk-thermo.com).


Weiterbildung im Homeoffice: Online-Trainingskurse

Wir veranstalten vom 15. - 19. März 2021 eine Online-Schulung zu Modelica und TIL.
Weitere Informationen hierzu und zu weiteren Kursen sind bei den Schulungen zu finden.