Digital twin for next generation PEM electrolyzer

En digital tvilling er en virtuell representasjon som fungerer som den digitale motparten til en fysisk gjenstand eller en prosess. I denne oppgaven presenteres utviklingen av en digital tvilling for en neste generasjons PEM-elektrolysør. Hovedaspektet er sentrert rundt utvikling av tilleggsutstyret som kreves i elektrolyseprosessen, kalt balanse av anlegget. Oppgaven er støttet av Hystar, et selskap som spesialiserer seg på PEM-elektrolysører med avansert teknologi for grønn hydrogenproduksjon. Den digitale tvillingen er utviklet med modelleringsprogrammet Modelica, et program som er egnet til komponentorientert modellering av komplekse systemer. Balansen av anlegget består av flere komponenter for å opprettholde prosessen ved ønsket ytelse. Dette inkluderer sentrifugalpumper, reguleringsventiler, ionevekslere, væske-gass-separatorer, varmevekslere, kjølere, sensorer, kontrollere og en strømforsyningsenhet. Hver digitale komponent som utvikles er grundig beskrevet med inkluderte parametere, variabler og ligninger. Simuleringer fra Modelica ble presentert, først fra individuelle modeller før en mer kompleks kombinasjon av systemet ble utviklet med elektrolyse stacken levert av Hystar tilkoblet. Fra simuleringene som ble utført i Modelica ble det bevist at den digitale tvillingen fungerte som forventet, samt leverte realistiske resultater om den ble gitt riktige parameter verdier. Kontroll av systemet mot ønskede driftsforhold ble oppnådd. Modellene viste seg å være fleksible og anvendbare til sine formål. Simuleringer av alle komponentene samt undersystemene viste at den digitale tvillingen fungerte som antatt. Simuleringene fremhevet også flere aspekter ved den digitale tvillingen som egnet seg for ytterligere forbedring. Forbedringer som en økning av den digitale tvillingens kompleksitet og implementering av neglisjerte delsystemer kan blir gjort for å adressere begrensningene og manglene som eksisterer i oppgaven