Dynamische Modellierung und Regelung eines Festoxid-Brennstoffzellensystems

Die Anstrengungen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen durch fossile Energieträger erfordern innovative Lösungsansätze. Neben dem Einsatz von effizienteren Energiewandlungstechnologien spielt Wasserstoff in der Planung auf nationaler Ebene eine wichtige Rolle. Er kann in einer möglichen Anwendung eingeschränkt in der bestehenden Erdgasinfrastruktur zwischengespeichert werden. In diesem Kontext können Festoxid-Brennstoffzellensysteme einen wesentlichen Beitrag leisten. Sie sind in der Lage, neben Wasserstoff auch fossile Energieträger mit einem hohen Wirkungsgrad umzusetzen. Insbesondere die Betriebsfähigkeit unter Erdgas mit schwankenden H2-Konzentrationen macht die Technologie zu einem potenziellen Baustein zukünftiger Energiesysteme. Ein störungsfreier und optimierter Anlagenbetrieb unter zeitlich fluktuierender Brenngaszusammensetzung bringt jedoch große Herausforderungen für das Regelkonzept mit sich. In der vorliegenden Arbeit wird eine vielversprechende Regelkreisarchitektur entwickelt, die ohne zusätzliche Messtechnik einen effizienten Systembetrieb selbst bei schwankender Gaszusammensetzung ermöglicht und somit einen Beitrag zur Markteinführung der Systeme leisten kann.