Merkle & Partner: Simulationstechnologien beschleunigen den Fortschritt bei Brennstoffzellen-Entwicklungen

Brennstoffzellen - die wahren Kraftpakete

Wasserstoff weist eine Energiedichte von 120 MJ/kg auf (Diesel 40 MJ/kg, Li-Ionenakkus (0,5 MJ/kg) (Bildquelle: @Merkle & Partner GbR)

Nicht nur die wachsende Anzahl an Produktentwicklungen, auch ein noch etwas leises aber dennoch merkliches Nachdenken in der Politik führt das Thema Brennstoffzelle und Wasserstoff als Energieträger immer mehr vom absoluten Rand zumindest ein wenig mehr in Richtung Fokus erneuerbarer Energien. Gute Gründe dafür gibt es viele. Simulationstechnologien wie FEM und CFD untermauern diese nicht nur, sondern beschleunigen die Entwicklung sogar.

Energie- und Leistungsdichte sind Entwicklungstreiber. Jeder bisherige Fortschritt führte immer in Richtung höherer Energie- und Leistungsdichten – wie vom Windrad zur Dampfmaschine. Schließlich möchte man mehr Leistung auf weniger Raum generieren oder längere Leistungsbereitschaft mit gleichem Einsatz erreichen.

Im Falle der E-Mobilität geht es selbstverständlich auch um Umweltaspekte. Die Energiedichte ist und bleibt aber weiterhin ein wesentlicher Aspekt. So lassen sich in 1 kg Diesel 40 MJ Energie speichern, in 1 kg Wasserstoff enorme 120 MJ, in 1 kg Li-Ionenakku jedoch nur 0,5 JM. Vom Aspekt der Energiedichte wäre die Entscheidung klar. Jedoch ist der Bau eines Fahrzeuges mit Brennstoffzelle weitaus komplexer als das Know-how, das für E-Fahrzeuge vonnöten ist. Dafür wäre es leistungsfähiger und kompakter. Merkle & Partner, Ingenieurbüro für Simulationstechnologien, arbeitet seit Jahren eng, nicht nur mit der deutschen Automobilindustrie, an Entwicklungen für Brennstoffzellen-Technologien.

Die Historie hierfür reicht bereits 16 Jahre zurück. Von der Entwicklung der Brennstoffzellen-Stacks über Verhalten von Dichtungen, Folien, Schläuchen oder dem Einsatz unterschiedlicher Materialien bieten FEM- und CFD-Simulationen wertvolle Einblicke. Zusammenhänge werden klarer, technische Möglichkeiten werden sichtbar und die Entwicklungsphasen und -zyklen lassen sich enorm verkürzen, da die Lernkurven über digitale Zwillinge und digitale Modelle sehr kurz sind.

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“Die zu lösenden technologischen Herausforderungen bei der Entwicklung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen, sind höher als die bei einem E-Fahrzeug. Was aber andererseits bedeutet, dass auch das Kopieren der Technologien schwieriger wäre und die Markteintrittsbarriere höher ist. Deutschland ist meiner Meinung nach absolut prädestiniert für die Entwicklung solcher Hochtechnologien. Und diese werden auch entwickelt”, so Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle, Geschäftsführer der Merkle & Partner GbR. “Als Ingenieur freue ich mich immer wieder, mich daran beteiligen zu dürfen, da ich in diesem Bereich eine wirklich nachhaltige und zukunftsfähige erneuerbare Energie sehe.”

Das Ingenieurbüro Merkle & Partner GbR in Heidenheim wurde 1989 von Luft- und Raumfahrtingenieur Stefan Merkle gegründet und zählt zu den ersten und führenden Dienstleistern für ingenieurwissenschaftlicher Berechnungen und Simulationen in Deutschland. Am Hauptsitz Heidenheim und den Niederlassungen Wolfsburg, Homburg/Saar und Erfurt bearbeiten die 50 Mitarbeiter jedes Jahr rund 500 Kundenprojekte aus den Kerngebieten Strukturanalyse, Strömungssimulation und virtueller Produktentwicklung. Zum Kundenkreis zählen namhafte Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie, der Konsumgüterindustrie und dem Schiffbau.

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