Verfahren zu einem Betrieb einer Brennstoffzellenvorrichtung

Stand der Technik

Die Druckschrift US 2011/0076576 Al beschreibt bereits ein Verfahren zu einem Betrieb einer Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere einer Hochtemperatur brennstoffzellenvorrichtung, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumin dest eine Leistungskenngröße der Brennstoffzellenvorrichtung einer Last folgend gesteuert wird.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Betrieb einer Brennstoff zellenvorrichtung, insbesondere einer Hochtemperaturbrennstoffzellenvorrich tung, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Leistungs kenngröße der Brennstoffzellenvorrichtung einer Last folgend gesteuert wird.

Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem regulären Betriebszustand der Brennstoffzellenvorrichtung ein zumindest im Wesentlichen unmodifizierter Leis tungsbedarf der Last als Führungsgröße für eine Anpassung der Leistungskenn größe verwendet wird. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung zumindest eine Brennstoffzelleneinheit zu einer Erzeugung einer elektrischen Leistung. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung Zusatzelemente zu einem Betrieb der Brennstoffzelleneinheit, wie beispielsweise eine Brennstoff zufuhrleitung, eine Oxidanszufuhrleitung, eine Abgasleitung, eine Rezirkulations- leitung, ein Förderelement zu einer Förderung des Brennstoffs, des Oxidans und/oder des Abgases, einen Nachbrenner, einen Reformer, einen Wärmeüber trager zu einer Abgaswärmerückgewinnung, einen elektrischen Startheizer und/oder weitere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Zusatzelemente zu einem Betrieb zumindest einer Brennstoffzelleneinheit, insbesondere einer Hoch temperaturbrennstoffzelleneinheit. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellen vorrichtung zumindest eine Steuereinheit zu einer Steuerung oder Regelung des Betriebs der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere mittels der Zusatzelemente.

Unter einer„Brennstoffzelleneinheit“ soll insbesondere zumindest ein Teil, insbe sondere eine Unterbaugruppe, einer Brennstoffzelle verstanden werden. Insbe sondere kann die Brennstoffzelleneinheit auch die gesamte Brennstoffzelle, ei nen Stack aus Brennstoffzellen und/oder einen Verbund mehrerer Stacks aus Brennstoffzellen umfassen. Vorzugsweise ist die Brennstoffzelleneinheit als Hochtemperaturbrennstoffzelleneinheit mit zumindest einer Hochtemperatur brennstoffzelle, insbesondere zumindest einer Festoxidbrennstoffzelle und/oder einer Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle, ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass die Brennstoffzellenvorrichtung mehrere Brennstoffzelleneinheiten mit Brenn stoffzellen unterschiedlichen Typs umfasst. Vorzugsweise ist die Brennstoffzel leneinheit dazu vorgesehen, einen Brennstoff unter Zuführung eines Oxidans in einem elektrochemischen Prozess zu einer elektrischen Energiegewinnung zu verwerten. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden wer den. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder aus führt.

Insbesondere umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung zumindest eine Leistungs auskopplungseinheit zu einer Bereitstellung einer durch die Brennstoffzellenein heit erzeugten elektrischen Leistung. Insbesondere gibt die Leistungsauskopp lungseinheit in zumindest einem Verfahrensschritt ein Leistungssignal aus, ins besondere zu einer Aufnahme der erzeugten elektrischen Leistung durch die Last. Vorzugsweise beschreibt oder charakterisiert die Leistungskenngröße der Brennstoffzellenvorrichtung das Leistungssignal und/oder eine von der Brenn stoffzelleneinheit bereitgestellte Leistung. Sofern zwischen der Leistungskenn größe für das Leistungssignal und der Leistungskenngröße für die von der Brennstoffzelleneinheit bereitgestellte Leistung unterschieden wird, wird die Leis- tungskenngröße für das Leistungssignal als Signalleistungsgröße und die Leis tungskenngröße für die von der Brennstoffzelleneinheit bereitgestellte Leistung als Gesamtleistungsgröße bezeichnet. Insbesondere ist ein Wert der Gesamtleis tungsgröße stets größer oder, insbesondere bis auf ungewollte Verluste, gleich einem Wert der Signalleistungsgröße. Darüber hinaus ist es denkbar, dass ein Teil der Gesamtleistungsgröße zu einem Eigenverbrauch durch die Brennstoff zellenvorrichtung, beispielsweise zum Betrieb eines Förderelements, aufgewandt wird.

Vorzugsweise ist die Leistungskenngröße als elektrische Leistung, als Stromstär ke, als Effektivwert einer Stromstärke, als Amplitude einer Stromstärke oder der gleichen ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Leistungsauskopplungseinheit zumindest ein Leistungskontrollelement zu einer Einstellung der Leistungskenn größe. Insbesondere wird gleichzeitig oder nachgelagert zu einer Anpassung der Signalleistungsgröße die Gesamtleistungsgröße angepasst. Beispielsweise ist das Leistungskontrollelement als einstellbarer Stromteiler oder als einstellbarer elektrischer Widerstand ausgebildet.

Unter der„Last folgend“ soll insbesondere von einem elektrischen Leistungsbe darf der Last abhängig verstanden werden. Insbesondere wird die Leistungs kenngröße angepasst, um den elektrischen Leistungsbedarf der Last zu decken. Die Last kann als einzelner Verbraucher oder als mehrere in einem Leistungsver teilungsnetzwerk zusammengeschlossene Verbraucher ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass das Leistungsverteilungsnetzwerk weitere Leistungserzeuger aufweist. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt ein Leistungs bedarf der Last ermittelt, beispielsweise mittels einer Sensoreinheit der Brenn stoffzellenvorrichtung zu einer Messung eines Spannungsabfalls an der Last oder an einem Energiepuffer der Brennstoffzellenvorrichtung. Vorzugsweise wird eine Laständerung überwacht, insbesondere mittels der Steuereinheit. Vorzugsweise soll„Laständerung“ als Kurzform für eine Änderung des Leistungsbedarfs der Last verstanden werden. Beispielsweise wird zu einer Ermittlung des Leistungs bedarfs der Last, insbesondere einer Laständerung, ein Spannungsabfall über der Last gemessen. Vorzugsweise wird anhand des ermittelten Leistungsbedarfs und/oder der ermittelten Laständerung die Leistungskenngröße eingestellt. Ins- besondere wird die Leistungskenngröße zu einer Deckung des Leistungsbedarfs der Last nach und/oder während einer Laständerung eingestellt.

Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebszustand der Brennstoffzellenvorrichtung ermittelt, insbesondere mittels der Steuereinheit. Ins besondere ist eine Anpassung der Leistungskenngröße abhängig von dem ermit telten Betriebszustand. Vorzugsweise wird zu einer Ermittlung des Betriebszu stands zumindest ein Betriebsparameter einer Prüfgruppe von Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung ermittelt, insbesondere mittels der Steuereinheit. Es ist auch denkbar, dass die Prüfgruppe genau einen Betriebsparameter um fasst. Vorzugsweise umfasst die Prüfgruppe zumindest einen Verwertungspara meter der Brennstoffzelleneinheit als Betriebsparameter. Unter einem„Verwer tungsparameter der Brennstoffzelleneinheit“ soll insbesondere eine Größe oder Kennzahl verstanden werden, die die elektrochemische Verwertung durch die Brennstoffzelleneinheit beschreibt oder charakterisiert. Beispielweise wird als Verwertungsparameter ein Brennstoffnutzungsgrad, ein Oxidans- Brennstoff- Verhältnis und/oder eine Zellspannung ermittelt. Beispielsweise umfasst die Prüfgruppe als Betriebsparameter, insbesondere zusätzlich, eine Stacktempera tur der Brennstoffzelleneinheit. Insbesondere werden Betriebsparameter, insbe sondere die Betriebsparameter der Prüfgruppe, gemessen und/oder, insbesonde re von der Steuereinheit, aus einem mathematischen Modell der Brennstoffzel lenvorrichtung abgeleitet, insbesondere anhand von zumindest einer aktuellen Einstellung der Steuereinheit, anhand von einem protokollierten Betriebsverlauf der Brennstoffzellenvorrichtung und/oder anhand von einem bereits ermittelten oder anderweitig bekannten weiteren Betriebsparameter der Brennstoffzellenvor richtung. Weitere Betriebsparameter umfassen insbesondere Versorgungs- und Einstellungsparameter, beispielsweise einen Brennstoffvolumenstrom, einen Oxidansvolumenstrom, eine Rezirkulationsrate oder dergleichen. Vorzugsweise werden die Betriebsparameter der Prüfgruppe mit einem jeweiligen Sollwertbe reich verglichen, insbesondere mittels der Steuereinheit. Insbesondere kann der Sollwertbereich durch einen zulässigen Maximalwert und/oder zulässigen Mini malwert festgelegt sein oder durch einen theoretischen Idealwert und eine zuläs sige symmetrische oder asymmetrische Abweichung. Unter einem„regulären“ Betriebszustand soll insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, bei welchem der Wert jedes ermittelten Betriebsparameters der Prüfgruppe innerhalb des jeweiligen Sollwertbereichs liegt. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, einen regulären Betriebszustand aufrecht zu erhalten oder zu errei chen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Leistungskenn größe anzupassen, um einen regulären Betriebszustand aufrecht zu erhalten oder zu erreichen.

Vorzugsweise wird die Leistungskenngröße, insbesondere die Signalleistungs größe, in Abhängigkeit von einem Leistungsbedarf der Last gesteuert oder gere gelt. Insbesondere dient der ermittelte Leistungsbedarf der Last als Führungs größe für die Leistungskenngröße, insbesondere die Signalleistungsgröße. Ins besondere verarbeitet die Steuereinheit den ermittelten Leistungsbedarf zu einer Steuerung der Leistungskenngröße, insbesondere der Signalleistungsgröße, bei spielsweise über eine Steuerung des Leistungskontrollelements. Insbesondere gibt die Leistungsauskopplungseinheit ein Leistungssignal aus, das zumindest im Wesentlichen dem Leistungsbedarf der Last entspricht. Unter„unmodifizierf soll insbesondere frei von einem einen zeitlichen Werteverlauf anpassenden Eingriff der Steuereinheit verstanden werden. Insbesondere ist ein zeitlicher Werteverlauf der Leistungskenngröße, insbesondere der Signalleistungsgröße, proportional zu einem zeitlichen Werteverlauf des Leistungsbedarfs, insbesondere über einen vollständigen vorgesehenen Wertebereich für die Leistungskenngröße, insbe sondere der Signalleistungsgröße. Insbesondere entspricht eine Anpassungsrate der Leistungskenngröße, insbesondere der Signalleistungsgröße, einer Lastän derungsrate. Beispiele für einen zeitlichen Werteverlauf anpassenden Eingriff sind eine Beschränkung eines Maximalwerts, eine Beschränkung eines Minimal werts, eine Beschränkung einer Anpassungsrate, eine Frequenzfilterung, insbe sondere Glättung, eine Bildung eines gleitenden Durchschnitts oder dergleichen. Beispiele die als ein einen zeitlichen Werteverlauf erhaltenden Eingriff gelten sollen, umfassen eine Umrechnung in eine andere Größe oder Kennzahl, insbe sondere zu einem direkten Vergleich mit der Leistungskenngröße, eine konstante Zeitverzögerung, eine Invertierung, eine Diskretisierung, insbesondere Digitalisie rung, eine Umwandlung in eine Stellgröße zu einer Ansteuerung des Leistungs kontrollelements oder dergleichen. Es ist denkbar, dass die Leistungskenngröße und/oder eine Anpassungsrate der Leistungskenngröße durch absolute Grenz werte beschränkt sind, die insbesondere durch die verwendeten technischen Bauteile, parasitäre Impedanzen, eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit von Signalen und dergleichen gegeben sind. Unter em Wesentlichen unmodifiziert“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Leistungskenngröße, insbeson dere die Signalleistungsgröße, zumindest in Zeitintervallen proportional zu dem Leistungsbedarf der Last gesteuert wird. Insbesondere ist eine Summe aller Zeit intervalle größer als 50 %, vorzugsweise größer als 75 %, besonders bevorzugt größer als 90 %, einer Gesamtdauer des regulären Betriebszustands. Darüber hinaus ist es denkbar, dass ein zeitlicher Werteverlauf der Leistungskenngröße, insbesondere der Signalleistungsgröße, und ein zeitlicher Werteverlauf des Leis tungsbedarfs zeitverzögert zueinander proportional sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Anpas sung der Leistungskenngröße, insbesondere der Signalleistungsgröße, in Ab hängigkeit von einem Leistungsbedarf der Last vorteilhaft schnell erfolgen. Ins besondere kann ein Energiespeicher der Brennstoffzellenvorrichtung zu einer Pufferung einer Laständerung vorteilhaft vermieden werden und/oder mit einer vorteilhaft kleinen Speicherkapazität ausgestaltet werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt bei einer Laständerung eine Leistungsumverteilung innerhalb der Brennstoffzellenvorrich tung durchgeführt wird. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung einen Leistungspuffer. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der Leistungspuffer mit von der Brennstoffzelleneinheit erzeugter Leistung ver sorgt. Insbesondere ist der Leistungspuffer dazu vorgesehen, Leistung von der Brennstoffzelleneinheit umzusetzen. Beispielsweise ist der Leistungspuffer als elektrischer Heizer ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfah rensschritt die Last mit von der Brennstoffzelleneinheit erzeugter Leistung ver sorgt. Vorzugsweise werden in zumindest einem Verfahrensschritt die Last und der Leistungspuffer gleichzeitig mit von der Brennstoffzelleneinheit erzeugter Leistung versorgt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt nach und/oder während einer Laständerung Leistung zwischen dem Leistungspuffer und der Last umverteilt, insbesondere mittels der Steuereinheit. Insbesondere wird bei einem fallenden Leistungsbedarf der Last die Signalleistungsgröße ge senkt und eine Nutzrate des Leistungspuffers erhöht, insbesondere mittels der Steuereinheit. Insbesondere wird bei einem ansteigenden Lastbedarf die Signal leistungsgröße erhöht und eine Nutzrate des Leistungspuffers gesenkt, insbe- sondere mitels der Steuereinheit. Vorzugsweise wird bei einer Über- oder Über schreitung eines Toleranzwerts für die Nutzrate des Leistungspuffers die Ge samtleistungsgröße der Brennstoffzelleneinheit angepasst. Insbesondere wird die Gesamtleistungsgröße an den Leistungsbedarf der Last zusätzlich zu einer Soll nutzrate des Leistungspuffers angepasst. Durch die erfindungsgemäße Ausge staltung kann vorteilhaft schnell auf eine Laständerung reagiert werden. Insbe sondere kann die Signalleistungsgröße vorteilhaft schnell angepasst werden. Insbesondere kann eine Verwendung von seltenen, toxischen und/oder umwelt schädlichen Materialen für einen Energiepuffer vorteilhaft gering gehalten wer den. Insbesondere kann eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem vorteilhaft großen Modulationsbereich bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Ge samtleistungsgröße der Brennstoffzelleneinheit gegenüber kurzzeitigen und/oder kleinen Schwankungen des Leistungsbedarfs vorteilhaft konstant gehalten wer den.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschrit eine Sollnutzrate eines Leistungspuffers der Brennstoffzellenvorrichtung im Zuge einer Laständerung angepasst wird. Vorzugsweise wird die Sollnutzrate des Leis tungspuffers abhängig von einer Reaktionszeit der Brennstoffzellenvorrichtung auf eine Laständerung von der Steuereinheit festgelegt. Vorzugsweise wird, ins besondere nach einer Leistungsumverteilung, die Sollnutzrate in Richtung einer aktuellen Nutzrate des Leistungspuffers verschoben. Insbesondere stellt die Steuereinheit die Sollnutzrate in einer unteren Hälfte eines vorgesehenen Wer tebereichs für die Nutzrate ein, wenn die Signalleistungsgröße auf einen Wert in einer oberen Hälfte eines vorgesehenen Wertebereichs für die Signalleistungs größe eingestellt ist. Insbesondere stellt die Steuereinheit die Sollnutzrate in ei ner oberen Hälfte des vorgesehenen Wertebereichs für die Nutzrate ein, wenn die Signalleistungsgröße auf einen Wert in einer unteren Hälfte des vorgesehen Wertebereichs für die Signalleistungsgröße eingestellt ist. Es ist auch denkbar, dass die Sollnutzrate auf einen maximalen Leistungsbedarf der Last abgestimmt ist. Vorzugsweise ist ein Maximalwert für die Sollnutzrate des Leistungspuffers kleiner als ein Maximalwert für die erzeugte Gesamtleistungsgröße der Brenn stoffzelleneinheit, insbesondere kleiner als ein Maximalwert für den Leistungsbe darf der Last. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine von dem Leistungspuffer auffangbare Schwankungsbreite des Leistungsbedarfs der Last vorteilhaft groß gestaltet werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein netz seitiger Energiepuffer geladen oder entladen wird. Vorzugsweise ist der Energie puffer zwischen der Leistungsauskopplungseinheit und der Last, insbesondere einem Leistungsverteilungsnetzwerk der Last, angeordnet. Insbesondere ist der Energiepuffer als elektrischer Energiepuffer ausgebildet, beispielsweise als Ak kumulator, als Superkondensator oder dergleichen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Anpassung der Leistungskenngröße vorteilhaft zeitver zögert durchgeführt werden. Insbesondere kann eine Anpassung der Betriebspa rameter vorteilhaft langsam erfolgen. Insbesondere kann eine aufwendige Über wachung der Betriebsparameter vorteilhaft gering ausgestaltet werden oder voll ständig vermieden werden. Insbesondere kann eine Laständerungsrate vorteil haft vor einer Verarbeitung durch die Steuereinheit gedämpft werden. Insbeson dere ermittelte die Steuereinheit vorteilhaft eine verzögerte effektive Lastände rung.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine An passung der Leistungskenngröße spätestens nach einer im Wesentlichen abge schlossen Anpassung eines Betriebsparameters der Brennstoffzellenvorrichtung durchgeführt wird. Vorzugsweise wird bei einer Ermittlung einer Laständerung zumindest ein als Versorgungs- und Einstellungsparameter ausgebildeter Be triebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung angepasst. Insbesondere wird der Betriebsparameter angepasst, um einen regulären Betriebszustand mit einer in Abhängigkeit von der Laständerung anzupassenden Leistungskenngröße zu ermöglichen. Beispielsweise wird ein Brennstoffvolumenstrom, ein Oxidansvolu menstrom, eine Rezirkulationsrate oder dergleichen angepasst um einen regulä ren Betriebszustand mit der anzupassenden Leistungskenngröße zu ermögli chen. Vorzugsweise wird die Leistungskenngröße noch während der Anpassung des Betriebsparameters angepasst. Insbesondere soll unter einer„im Wesentli chen abgeschlossenen Anpassung“ einer Größe eine Anpassung eines Werts der Größe verstanden werden, bei welcher ein Absolutwert eines Verhältnisses einer Differenz eines aktuellen Werts der Größe und eines Sollwerts für die Grö ße zu einer Differenz des aktuellen Werts und eines Ausgangswerts der Größe unmitelbar vor der Anpassung kleiner als 1/3, vorzugsweise kleiner als 1, be sonders bevorzugt kleiner als 3, ist. Vorzugsweise wird die Signalleistungsgröße, beispielsweise mitels des Leistungspuffers, vor oder während der Anpassung des Betriebsparameters angepasst. Vorzugsweise wird die Gesamtleistungsgrö ße während und/oder spätestens nach der im Wesentlichen abgeschlossenen Anpassung des Betriebsparameters angepasst. Insbesondere startet eine An passung der Gesamtleistungskenngröße während und/oder spätestens nach der im Wesentlichen abgeschlossenen Anpassung des Betriebsparameters. Insbe sondere startet eine Anpassung der Signalleistungsgröße vor und/oder während der im Wesentlichen abgeschlossenen Anpassung des Betriebsparameters. Es ist denkbar, dass eine Anpassung der Gesamtleistungsgröße und/oder Signal leistungsgröße erst zu einem Zeitpunkt nach der im Wesentlichen abgeschlosse nen Anpassung des Betriebsparameters zumindest im Wesentlichen abge schlossen ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine systembe dingte Totzeit aufgrund einer Reaktionszeit der Brennstoffzellenvorrichtung auf eine Laständerung und/oder eine Anpassung eines Betriebsparameters vorteil haft gering gehalten werden. Insbesondere kann eine Speicherkapazität eines Energiepuffers und/oder eine Leistungskapazität eines Leistungspuffers zu einer Überbrückung der Totzeit vorteilhaft gering gehalten werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschrit eine Anpassung der Leistungskenngröße in Abhängigkeit von einer Anpassung zumindest eines ermitelten Betriebsparameters der Brennstoffzellenvorrichtung gesteuert, insbesondere geregelt, wird. Insbesondere wird die Leistungskenn größe in Abhängigkeit von einer Anpassung zumindest eines Versorgungs- und Einstellungsparameters der Brennstoffzellenvorrichtung gesteuert. Vorzugsweise wird aus der ermitelten Laständerung ein Sollwert für den Betriebsparameter, insbesondere für den Versorgungs- und Einstellungsparameter, ermitelt. Vor zugsweise werden bei einer Anpassung des Betriebsparameters, insbesondere zu einer Erreichung des Sollwerts, die Betriebsparameter der Prüfgruppe über wacht. Vorzugsweise wird eine Anpassung der Leistungskenngröße in Abhängig keit von einem Betriebsparameter der Prüfgruppe gesteuert oder geregelt. Be sonders bevorzugt wird eine Anpassung der Leistungskenngröße in Abhängigkeit von einer Brennstoffnutzung und/oder einem Oxidans- Brennstoff- Verhältnis der Brennstoffzelleneinheit gesteuert oder geregelt. Insbesondere fungiert die Leis- tungskenngröße als Stellgröße, um bei einer Anpassung des Betriebsparame ters, insbesondere des Versorgungs- und Einstellungsparameters, die Betriebs parameter der Prüfgruppe bis auf einen Toleranzwert konstant zu halten. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Brennstoffzellenvorrichtung vor teilhaft während einer gesamten Zeitdauer der Anpassung der Leistungskenn größe und/oder des Betriebsparameters in einem regulären Betriebszustand ge halten werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem irregulären Be triebszustand der Brennstoffzellenvorrichtung eine Anpassungsrate der Leis tungskenngröße an eine Laständerung steuerungstechnisch begrenzt wird. Unter einem„irregulären Betriebszustand“ soll insbesondere ein Betriebszustand ver standen werden, bei dem zumindest ein Betriebsparameter der Prüfgruppe au ßerhalb des zugehörigen Sollwertbereichs liegt. Vorzugsweise wird die Anpas sungsrate der Gesamtleistungsgröße steuerungstechnisch begrenzt. Insbeson dere wird ein Absolutwert der Anpassungsrate der Gesamtleistungsgröße nach oben beschränkt. Insbesondere gibt die Steuereinheit einen Maximalwert für den Absolutwert der Anpassungsrate vor. Es ist denkbar, dass ein Absolutwert der Anpassungsrate der Signalleistungsgröße, beispielsweise mittels des Leistungs puffers, größer ist als der Maximalwert für den Absolutwert der Gesamtleistungs größe. Vorzugsweise wird eine Beschränkung der Anpassungsrate, insbesonde re zeitverzögert und/oder schrittweise, aufgehoben, wenn ein regulärer Betriebs zustand erreicht wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Ab driften des Betriebszustandes in einen für die Brennstoffzellenvorrichtung schäd lichen Bereich vorteilhaft vermieden werden. Insbesondere können die Betriebs parameter der Prüfgruppe vorteilhaft nahe an einem Idealwert gehalten werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem irregulären Betriebszustand ein Maximalwert der Anpassungsrate der Leistungskenngröße kleiner ist als eine aktuelle Anpassungsrate eines den irregulären Betriebszustand behebenden Betriebsparameters der Brennstoffzellenvorrichtung. Vorzugsweise ist der den irregulären Betriebszustand behebenden Betriebsparameter als Versorgungs und Einstellungsparameter ausgebildet. Vorzugsweise ist die Prüfgruppe eine Funktion der Leistungskenngröße und zumindest des als Versorgungs- und Ein stellungsparameter ausgebildeten Betriebsparameters. Insbesondere weist die Prüfgruppe eine Netoanpassungsrate auf, die abhängig ist von der Anpassungs rate der Leistungskenngröße und der Anpassungsrate des als Versorgungs- und Einstellungsparameter ausgebildeten Betriebsparameters. Darunter, dass„eine Anpassungsrate der Leistungskenngröße kleiner ist als eine Anpassungsrate eines Betriebsparameters“, soll insbesondere verstanden werden, dass ein Effekt der Anpassungsrate der Leistungskenngröße auf die Netoanpassungsrate der Prüfgruppe kleiner ist als ein Effekt der Anpassungsrate des Betriebsparameters. Insbesondere entwickelt sich ein zeitlicher Werteverlauf der Prüfgruppe aufgrund der Netoanpassungsrate auf einen Sollwertbereich zu. Es ist denkbar, dass der Maximalwert der Anpassungsrate der Leistungskenngröße abhängig davon ist, welcher Betriebsparameter der Prüfgruppe außerhalb des jeweiligen Sollwertbe reichs liegt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Anpassung der Leistungskenngröße, insbesondere der Gesamtleistungsgröße, vorteilhaft auf eine zeitliche Entwicklung des Betriebsparameters abgestimmt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschrit ein als Brennstoffnutzung, als Oxidans- Brennstoff- Verhältnis und/oder als Zellspannung ausgebildeter Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung zu einer Anpas sung der Leistungskenngröße ermitelt wird. Unter einer„Brennstoffnutzung“ soll insbesondere eine Differenz einer in die Brennstoffzelleneinheit eintretenden Brennstoffmenge und einer aus der Brennstoffzelleneinheit austretenden Brenn stoffmenge, insbesondere im Verhältnis zu der in die Brennstoffzelleneinheit ein tretenden Brennstoffmenge, verstanden werden. Eine Brennstoffmenge wird ins besondere jeweils als Volumen, Volumenanteil, Volumenstrom, Masse, Massen anteil und/oder Massenstrom oder dergleichen ermitelt. Es ist auch denkbar, dass die Brennstoffnutzung über einen Anteil eines Verbrennungsprodukts der elektrochemischen Verwertung in einem Abgas der Brennstoffzelleneinheit ermit telt wird. Vorzugsweise soll unter einem„Oxidans- Brennstoff- Verhältnis“ das Massenverhältnis von dem Brennstoff zu dem Oxidans innerhalb der Brennstoff zelleneinheit verstanden werden. Insbesondere wird das Oxidans- Brennstoff- Verhältnis als Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnis oder als Wasserstoff-Sauerstoff- Verhältnis ermitelt. Es ist auch denkbar, dass das Oxidans- Brennstoff- Verhältnis über einen Anteil eines Verbrennungsprodukts der elektrochemischen Verwer tung in einem Abgas der Brennstoffzelleneinheit ermitelt wird. Vorzugsweise ist die Zellspannung als Gesamtspannung der Brennstoffzelleneinheit aufgrund der elektrochemischen Verwertung ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass die Spannung einzelner Stackverbünde, einzelner Stacks und/oder einzelner Brenn stoffzellen der Brennstoffzelleneinheit aufgrund der elektrochemischen Verwer tung als Zellspannung verwendet werden. Insbesondere werden die als Brenn stoffnutzung, als Oxidans- Brennstoff- Verhältnis und/oder als Zellspannung aus gebildeten Betriebsparameter bei einer Anpassung der Leistungskenngröße überwacht. Insbesondere ist zumindest einer, vorzugweise sind alle, der als Brennstoffnutzung, als Oxidans- Brennstoff- Verhältnis und/oder als Zellspannung ausgebildete Betriebsparameter Teil der Prüfgruppe. Durch die erfindungsgemä ße Ausgestaltung kann die Brennstoffzellenvorrichtung in dem regulären Be triebszustand mit einem vorteilhaft geringen Verschleiß betrieben werden. Insbe sondere kann die Brennstoffzellevorrichtung in dem regulären Betriebszustand mit einem vorteilhaft geringen Risiko einer Beschädigung betrieben werden. Ins besondere kann die Brennstoffzellenvorrichtung in dem regulären Betriebszu stand vorteilhaft effektiv und/oder effizient betrieben werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine An passung zumindest eines Betriebsparameters der Brennstoffzellenvorrichtung vor einer erwarteten Laständerung durchgeführt wird. Insbesondere umfasst die Steuereinheit ein Speicherelement, auf welchem Modelldaten über die Last hin terlegt sind. Modeldaten können beispielsweise ein mathematisches Modell, ein durch einen Benutzer vorgegebenes Lastprofil, ein durch die Steuereinheit auf genommenes und/oder statistisch ermitteltes Lastprofil oder dergleichen umfas sen. Insbesondere wertet die Steuereinheit die auf dem Speicherelement hinter legten Modelldaten aus, um einen Zeitpunkt und/oder ein Ausmaß einer Lastän derung zu ermitteln, insbesondere vorherzusagen. Insbesondere passt die Steu ereinheit vor dem ermittelten Zeitpunkt der Laständerung zumindest einen Be triebsparameter, insbesondere einen Versorgungs- und Einstellungsparameter, an. Es ist denkbar, dass die Gesamtleistungsgröße, insbesondere zusammen mit der Sollnutzrate des Leistungspuffers, vor dem ermittelten Zeitpunkt der Lastän derung angepasst wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Betriebszustand der Brennstoffzellenvorrichtung auf eine Laständerung vorteil haft voreingestellt werden. Insbesondere kann eine nachgeordnete Reaktion der Brennstoffzellenvorrichtung auf eine Laständerung vorteilhaft klein ausfallen. Des Weiteren wird eine Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere Hochtempera turbrennstoffzellenvorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit zu einer Durch führung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung zumindest die Brennstoffzelleneinheit zu einer Erzeugung einer elektrischen Leistung. Vorzugsweise ist die Brennstoffzel leneinheit als Hochtemperaturbrennstoffzelleneinheit ausgebildet, insbesondere als Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Vorzugsweise ist der Brennstoff als Wasser stoff und/oder Erdgas ausgebildet. Vorzugsweise ist das Oxidans als Umge bungsluft ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzelleneinheit zumin dest eine Membran- Elektroden- Einheit (engl.: membrane electrode assembly MEA). Insbesondere umfasst die Brennstoffzelleneinheit zumindest eine Oxi danselektrode, insbesondere zu einem Kontakt mit dem Oxidans, eine Brennstof felektrode, insbesondere zu einem Kontakt mit dem Brennstoff, und zumindest eine zwischen der Brennstoffelektrode und der Oxidanselektrode angeordnete Elektrolytschicht. Vorzugsweise ist die Membran- Elektroden- Einheit metallge stützt. Es ist aber auch denkbar, dass die Membran- Elektroden- Einheit keramik gestützt, anodengestützt, elektrolytgestützt oder kathodengestützt ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung zumindest eine Brenn stoffzufuhrleitung, zumindest eine Oxidanszufuhrleitung, zumindest eine Abgas leitung von der Brennstoffelektrode und/oder zumindest eine Rezirkulationslei- tung. Vorzugsweise ist die Rezirkulationsleitung als Brennstoffrezirkulationslei- tung ausgebildet. Insbesondere verbindet die Rezirkulationsleitung die Abgaslei tung mit der Brennstoffzufuhrleitung. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellen vorrichtung zumindest ein Brennstoffförderelement, ein Oxidansförderelement und/oder ein Rezirkulationsförderelement, insbesondere zu einer Einstellung ei nes Brennstoffvolumenstroms, eines Brennstoffmassenstroms, eines Oxidansvo lumenstroms, eines Oxidansmassenstroms und/oder einer Rezirkulationsrate. Insbesondere umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung zumindest eine Leistungs auskopplungseinheit zu einer Bereitstellung einer durch die Brennstoffzellenein heit erzeugte elektrische Leistung. Vorzugsweise umfasst die Leistungsauskopp lungseinheit zumindest ein Leistungskontrollelement zu einer Einstellung der Leistungskenngröße. Es ist denkbar, dass die Leistungsauskopplungseinheit zumindest ein Aufbereitungselement zu einer Manipulation einer Ausgabeform des Leistungssignals umfasst, wie etwa einen Wechselrichter, einen Gleichspan nungswandler oder dergleichen. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvor- richtung zumindest einen Leistungspuffer, insbesondere einen Elektroheizer. Es ist denkbar, dass die Brennstoffzellenvorrichtung einen Energiepuffer, insbeson dere einen Akkumulator, einen Superkondensator oder dergleichen, umfasst. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Leistungsauskopp lungseinheit, das Brennstoffförderelement, das Oxidansförderelement und/oder das Rezirkulationsförderelement zu steuern oder zu regeln, insbesondere zu ei ner Aufrechterhaltung und/oder einem Erreichen eines regulären Betriebszu stands der Brennstoffzellenvorrichtung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestal tung kann eine Brennstoffzellenvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die vorteilhaft flexibel und/oder vorteilhaft schnell auf eine Laständerung reagieren kann. Insbesondere kann eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem vorteilhaft kleinen Energiepuffer bereitgestellt werden. Es ist denkbar, dass die Brennstoff zellenvorrichtung zumindest eine Sensoreinheit zu einer Ermittlung zumindest eines Betriebsparameters umfasst.

Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Brennstoffzel lenvorrichtung sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfin dungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvor richtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genann ten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merk male in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Brennstoffzellenvorrichtung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ver fahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt eine Brennstoffzellenvorrichtung 12. Die Brennstoffzellenvorrichtung 12 umfasst zumindest eine Steuereinheit 26. Die Steuereinheit 26 ist zu einer Durchführung eines Verfahrens 10 vorgesehen, welches insbesondere in Figur 2 dargestellt ist. Vorzugsweise ist die Brennstoffzellenvorrichtung 12 als Hochtem peraturbrennstoffzellenvorrichtung, insbesondere als Festoxidbrennstoffzellen vorrichtung, ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumindest eine Brennstoffzelleneinheit 28, insbesondere eine Hochtempera turbrennstoffzelleneinheit, bevorzugt eine Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Vor zugsweise umfasst die Brennstoffzelleneinheit 28 mehrere Brennstoffzellen, Stacks oder Verbünde von Stacks. Die Brennstoffzelleneinheit 28 ist hier der Übersichtlichkeit halber als einzelne Membran- Elektroden- Einheit dargestellt. Insbesondere umfasst die Brennstoffzelleneinheit 28 zumindest eine Oxi danselektrode 30. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzelleneinheit 28 zumin dest eine Brennstoffelektrode 32. Insbesondere sind die Brennstoffelektrode 32 und die Oxidanselektrode 30 durch eine Elektrolytschicht 34 voneinander ge trennt angeordnet. Vorzugsweise fungiert die Oxidanselektrode 30 in einem Be trieb der Brennstoffzellenvorrichtung 12 als Kathode. Vorzugsweise fungiert die Brennstoffelektrode 32 in einem Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung 12 als Anode. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumindest eine Brennstoffzufuhrleitung 36, insbesondere zu einer Versorgung der Brennstoffzel leneinheit 28 mit einem Brennstoff. Insbesondere ist die Brennstoffzufuhrleitung 36 fluidtechnisch an der Brennstoffelektrode 32 angeschlossen. Vorzugsweise ist in der Brennstoffzufuhrleitung 36 ein Brennstoffförderelement 38 angeordnet, insbesondere zu einer Einstellung eines Brennstoffvolumenstroms und/oder ei- nes Brennstoffmassenstroms zu der Brennstoffzelleneinheit 28. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 einen Reformer 40, insbesondere zu einer Reformierung des Brennstoffs vor einem Eintritt in die Brennstoffzellenein heit 28. Insbesondere ist der Reformer 40 in der Brennstoffzufuhrleitung 36 an geordnet. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumindest einen Abgaskanal 42. Vorzugsweise ist der Abgaskanal 42 fluidtechnisch an der Brennstoffelektrode 32 angeschlossen. Vorzugweise umfasst die Brennstoffzel lenvorrichtung 12 zumindest einen weiteren Abgaskanal 44. Insbesondere ist der weitere Abgaskanal 44 fluidtechnisch an der Oxidanselektrode 30 angeschlos sen. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumindest eine Rezirkulationsleitung 46. Insbesondere ist die Rezirkulationsleitung 46 zu einer teilweisen Rückführung eines Brennstoffelektrodenabgases in die Brennstoffzu fuhrleitung 36, insbesondere in den Reformer 40, vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumindest ein Rezirkulationsför- derelement 48, insbesondere zu einer Einstellung eines Volumenstroms und/oder eines Massenstroms durch die Rezirkulationsleitung 46. Insbesondere ist das Rezirkulationsförderelement 48 zu einer Einstellung einer Rezirkulationsrate vor gesehen. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumindest eine Oxidanszufuhrleitung 50, insbesondere zu einer Versorgung der Brennstoff zelleneinheit 28 mit einem Oxidans. Insbesondere ist die Oxidanszufuhrleitung 50 fluidtechnisch an der Oxidanselektrode 30 angeschlossen. Vorzugsweise ist in der Oxidanszufuhrleitung 50 ein Oxidansförderelement 52 angeordnet, insbeson dere zu einer Einstellung eines Oxidansvolumenstroms und/oder eines Oxidans massenstroms zu der Brennstoffzelleneinheit 28.

Insbesondere umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumindest eine Leis tungsauskopplungseinheit 54 zu einer Bereitstellung einer durch die Brennstoff zelleneinheit 28 erzeugten elektrischen Leistung. Insbesondere ist die Leistungs auskopplungseinheit 54 dazu vorgesehen, die Brennstoffzellenvorrichtung 12 elektrisch an eine Last 14 anzuschließen. Insbesondere ist es denkbar, dass die Last 14 ein Lastverteilungsnetzwerk mit mehreren Leistungsverbrauchern und Leistungserzeugern umfasst. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrich tung 12 einen Energiepuffer 60, insbesondere einen Akkumulator, einen Super kondensator oder dergleichen. Insbesondere ist der Energiepuffer 60 lastseitig an der Leistungsauskopplungseinheit 54 elektrisch angeschlossen. Vorzugsweise umfasst die Leistungsauskopplungseinheit 54 zumindest ein Leistungskontrol- lelement 56, insbesondere zu einer Anpassung einer Leistungskenngröße 22 der Brennstoffzellenvorrichtung 12. Vorzugsweise umfasst die Leistungsauskopp lungseinheit 54 zumindest ein Aufbereitungselement 58, insbesondere einen Wechselrichter. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellenvorrichtung 12 zumin dest einen Leistungspuffer 20, insbesondere einen Elektroheizer. Insbesondere ist die Steuereinheit 26 dazu vorgesehen, die Leistungsauskopplungseinheit 54, das Brennstoffförderelement 38, das Oxidansförderelement 52 und/oder das Re- zirkulationsförderelement 48 zu steuern oder zu regeln. Insbesondere beschreibt eine als Gesamtleistungskenngröße ausgebildete Leistungskenngröße der Brennstoffzellenvorrichtung 12 eine von der Brennstoffzelleneinheit 28 produzier te Leistung. Insbesondere ist das Leistungskontrollelement 56 dazu vorgesehen, die Gesamtleistungskenngröße einzustellen, insbesondere über einen einstellba ren elektrischen Widerstand. Vorzugsweise beschreibt eine als Signalleistungs größe ausgebildete Leistungskenngröße der Brennstoffzellenvorrichtung 12 ei nen Anteil der produzierten Leistung, der von der Leistungsauskopplungseinheit 54 ausgegeben wird.

Figur 2 zeigt das Verfahren 10 zu einem Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung 12. In zumindest einem Verfahrensschritt wird zumindest die Leistungskenngrö ße, insbesondere die Signalleistungsgröße, der Brennstoffzellenvorrichtung 12 der Last 14 folgend gesteuert. In zumindest einem regulären Betriebszustand der Brennstoffzellenvorrichtung 12 wird ein zumindest im Wesentlichen unmodifizier- ter Leistungsbedarf der Last 14 als Führungsgröße für eine Anpassung der Leis tungskenngröße 22 verwendet. Insbesondere ändert sich bei einer Laständerung 16 ein Leistungsbedarf der Last 14. Vorzugweise wird die Laständerung 16 in einem Pufferschritt 64 von dem Energiepuffer 60 abgefangen. In dem Puffer schritt 64 wird ein netzseitiger Energiepuffer 60 geladen oder entladen. Insbe sondere wird der Energiepuffer 60 bei einer Erhöhung des Leistungsbedarfs der Last 14 entladen. Insbesondere wird der Energiepuffer 60 bei einer Verringerung des Leistungsbedarfs der Last 14 geladen. In zumindest einem Verfahrensschritt wird bei einer Laständerung 16 eine Leistungsumverteilung 18 innerhalb der Brennstoffzellenvorrichtung 12 durchgeführt. Insbesondere wird Leistung zwi schen der Last 14 und dem Leistungspuffer 20 umverteilt. Insbesondere wird bei einer Verringerung des Leistungsbedarfs der Last 14 eine Nutzrate des Leis- tungspuffers 20 erhöht und die Leistungskenngröße verringert. Insbesondere wird bei einer Erhöhung des Leistungsbedarfs der Last 14 die Nutzrate des Leis tungspuffers 20 verringert und die Leistungskenngröße erhöht. Vorzugsweise wird ein Entladen oder Laden des Energiepuffers 60 durch die Leistungsumver teilung 18 zumindest verlangsamt, bevorzugt gestoppt und/oder rückgängig ge macht. Insbesondere wird die als Signalleistungsgröße ausgebildete Leistungs kenngröße der Brennstoffzellenvorrichtung 12 mittels des Leistungspuffers 20 der Last 14 folgend gesteuert. Insbesondere ist der Energiepuffer 60 zu einer Über brückung einer Umverteilungszeit der Leistungsumverteilung 18 vorgesehen.

Vorzugsweise wird in einem Betriebsermittlungsschritt 62 die Laständerung 16 ermittelt, beispielsweise über einen Spannungsabfall an der Last 14 oder an dem Energiepuffer 60 und/oder über eine Diskrepanz zwischen Sollnutzrate und Nutz rate des Leistungspuffers 20. Insbesondere wird in dem Betriebsermittlungs schritt 62 ein Sollwert für die Gesamtleistungsgröße ermittelt. Insbesondere deckt der Sollwert für die Gesamtleistungsgröße einen Leistungsbedarf der Last 14 zuzüglich einer Sollnutzrate für den Leistungspuffer 20 ab. Insbesondere wird in dem Betriebsermittlungsschritt 62 die Sollnutzrate des Leistungspuffers 20 der Brennstoffzellenvorrichtung 12 im Zuge der Laständerung 16 angepasst. Insbe sondere wird die Sollnutzrate in Richtung der aktuellen Nutzrate verschoben. Vorzugsweise wird in dem Betriebsermittlungsschritt 62 überprüft, ob alle Be triebsparameter einer Prüfgruppe in einem jeweiligen Sollwertbereich liegen, wenn ein Sollwert für die Gesamtleistungsgröße eingestellt wird. In dem Be triebsermittlungsschritt 62 wird ein als Brennstoffnutzung, als Oxidans- Brennstoff- Verhältnis und/oder als Zellspannung ausgebildeter Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung 12 zu einer Anpassung der Leistungskenngröße 22 ermittelt. Insbesondere sind die als Brennstoffnutzung, als Oxidans- Brennstoff- Verhältnis und/oder als Zellspannung ausgebildete Betriebsparameter Teil der Prüfgruppe.

Erwartet die Steuereinheit 26 nach einer Überprüfung einen regulären Betriebs zustand mit dem Sollwert für die Gesamtleistungsgröße, wird insbesondere eine Anpassung der Gesamtleistungsgröße 66 durchgeführt. Insbesondere wird für die Anpassung der Gesamtleistungsgröße 66 zumindest ein im Wesentlichen unmodifizierter Leistungsbedarf der Last 14 als Führungsgröße verwendet. Ins- besondere kann in einem Betrieboptimierungsschritt 72 nach oder während der Anpassung der Gesamtleistungsgröße 66 eine optionale Anpassung eines Be triebsparameters 24 durchgeführt werden. Insbesondere wird in dem Betriebop timierungsschritt 72 ein als Versorgungs- und Einstellungsparameter ausgebilde ter Betriebsparameter angepasst. Insbesondere ist die optionale Anpassung des Betriebsparameters 24 während des Betrieboptimierungsschritts 72 dazu vorge sehen, einen Istwert der Prüfgruppe von einem Randabschnitt des entsprechen den Sollwertbereichs in einen Mittelwert und/oder Idealwert des Sollwertbereichs zu führen.

Erwartet die Steuereinheit 26 nach einer Überprüfung einen irregulären Betriebs zustand mit dem Sollwert für die Gesamtleistungsgröße, wird vorzugsweise eine notwendige Anpassung eines Betriebsparameters 24 durchgeführt. Insbesondere wird in dem Betriebsermittlungsschritt 62 zumindest ein Sollwert für einen als Versorgungs- und Einstellungsparameter ausgebildeten Betriebsparameter der Brennstoffzellenvorrichtung 12 ermittelt. Insbesondere wird der Sollwert für den als Versorgungs- und Einstellungsparameter ausgebildeten Betriebsparameter in Abhängigkeit von dem Sollwert für die Gesamtleistungsgröße ermittelt. Insbe sondere wählt die Steuereinheit 26 einen Sollwert für den als Versorgungs- und Einstellungsparameter ausgebildeten Betriebsparameter, welcher zusammen mit dem Sollwert für die Gesamtleistungsgröße einen regulären Betriebszustand ergibt. Insbesondere wird bei der notwendigen Anpassung des Betriebsparame ters 24 ein durch das Brennstoffförderelement 38, durch das Oxidansförderele ment 52 und/oder durch das Rezirkulationsförderelement 48 erzeugter Volumen strom angepasst.

Insbesondere wird in einem Bandregelschritt 68 eine Anpassung der Leistungs kenngröße 22 spätestens nach der im Wesentlichen abgeschlossen Anpassung des Betriebsparameters 24 der Brennstoffzellenvorrichtung 12 durchgeführt. Ins besondere wird in dem Bandregelschritt 68 die Gesamtleistungsgröße zeitgleich oder zeitlich überlappend mit der notwendigen Anpassung des Betriebsparame ters 24 durchgeführt. Insbesondere wird in dem Bandregelschritt 68 eine Anpas sung der Leistungskenngröße 22, insbesondere der Gesamtleistungsgröße, in Abhängigkeit von der Anpassung zumindest eines ermittelten Betriebsparame ters 24 der Brennstoffzellenvorrichtung 12 gesteuert, insbesondere geregelt. Ins- besondere wird eine Auswirkung einer Anpassung des Betriebsparameters 24 auf die Prüfgruppe überwacht. Insbesondere wird während der Anpassung des Betriebsparameters 24, die Gesamtleistungsgröße als Stellgröße verwendet um die Prüfgruppe in dem jeweiligen Sollwertbereich zu halten. Vorzugsweise folgt die Gesamtleistungsgröße während des Bandregelschritts 68 der Laständerung 16 zumindest innerhalb des durch die Prüfgruppe vorgegebenen Wertebandes. Verlässt die Gesamtleistungsgröße das durch die Prüfgruppe vorgegebene Wer teband, wechselt die Brennstoffzellenvorrichtung 12 in einen irregulären Be triebszustand. In zumindest einem irregulären Betriebszustand der Brennstoffzel lenvorrichtung 12 wird eine Anpassungsrate der Leistungskenngröße an eine Laständerung 16 steuerungstechnisch begrenzt. In zumindest einem irregulären Betriebszustand ist ein Maximalwert der Anpassungsrate der Leistungskenngrö ße kleiner als eine aktuelle Anpassungsrate eines den irregulären Betriebszu stand behebenden Betriebsparameters der Brennstoffzellenvorrichtung 12.

Insbesondere wird in einem Vorhersageschritt 70 Modeldaten der Last 14 aus gewertet. Insbesondere ermittelt die Steuereinheit 26 mit Hilfe der Modeldaten einen Zeitpunkt und/oder eine Amplitude einer erwarteten Laständerung 16’. In zumindest dem Betrieboptimierungsschritt 72 wird eine Anpassung zumindest eines Betriebsparameters 24 der Brennstoffzellenvorrichtung 12 vor einer erwar teten Laständerung 16’ durchgeführt. Insbesondere wird in dem Betrieboptimie rungsschritt 72 zumindest ein Betriebsparameter auf die erwartete Laständerung 16’ abgestimmt. Es ist denkbar, dass zusätzliche die Gesamtleistungsgröße, ins besondere zusammen mit der Nutzrate des Leistungspuffers 20, auf die erwarte te Laständerung 16’ abgestimmt wird.