Performance and durability optimization of a hydrogen multiple fuel cell system for heavy-duty transport applications

Abstract

[ES] El objetivo de este estudio es examinar los posibles beneficios económicos y medioambientales del uso de pilas de combustible (FC) como sistema de propulsión de un vehículo pesado. Se ha utilizado una plataforma de modelización para simular los ciclos de propulsión de un HDFCV que integra algoritmos de optimización de la estrategia de control, una plataforma de modelización con modelos independientes de FC, batería y motor eléctrico y un modelo de degradación de FC que puede ejecutarse en paralelo durante la simulación de los ciclos de propulsión. A continuación, se lleva a cabo un análisis del sistema multi-FC para demostrar el impacto de la división de energía FC-batería y las estrategias dinámicas en el rendimiento del sistema de propulsión y la durabilidad de la pila de FC. En este punto, se implementa una ruta piloto para el servicio diario de camiones con el fin de poder llevar a cabo un coste total de propiedad y un estudio de evaluación del ciclo de vida para mostrar la evaluación del potencial de reducción de costes e impacto medioambiental de esta tecnología en los escenarios de Europa 2022 y 2030.

[CAT] L'objectiu d'aquest estudi és examinar els beneficis econòmics i mediambientals possibles de l'ús de piles de combustible (FC) com a sistema de propulsió d'un vehicle pesant. S'ha fet servir una plataforma de modelització per simular els cicles de propulsió d'un HDFCV que integra algorismes d'optimització de l'estratègia de control, una plataforma de modelització amb models independents de FC, bateria i motor elèctric i un model de degradació de FC executar-se en paral·lel durant la simulació dels cicles de propulsió. A continuació, es fa una anàlisi del sistema multi-FC per demostrar l'impacte de la divisió d'energia FC-bateria i les estratègies dinàmiques en el rendiment del sistema de propulsió i la durabilitat de la pila de FC. En aquest punt, s’implementa una ruta pilot per al servei diari de camions per tal de poder dur a terme un cost total de propietat i un estudi d’avaluació del cicle de vida per mostrar l’avaluació del potencial de reducció de costos i impacte mediambiental d'aquesta tecnologia als escenaris d'Europa 2022 i 2030.

[EN] The goal of this study is to examine the potential economic and environmental benefits of using FCs (FC) as the propulsion system of a heavy-duty vehicle. A modelling platform has been used to simulate HDFCV drive cycles that integrates control strategy optimisation algorithms, a modelling platform with independent FC, battery and electric motor models and a FC degradation model that can run in parallel during the simulation of drive cycles. An analysis of the multi-FC system is then performed to demonstrate the impact of FC-battery power split and dynamic strategies on the performance of the propulsion system and durability of the FC stack. At this point, a pilot route is implemented for the truck diary service in order to be able to carry out a total cost of ownership and a life cycle assessment study to show the evaluate the costa and environmental impact reduction potential of this technology in Europe 2022 and 2030 scenarios.