Selected projects: Hydrogen and CCU Technologies

HZwo:EcoCC: Entwicklung eines wirtschaftlichen und zuverlässigen Mess- und Regelungskonzeptes für automotive Brennstoffzellensysteme (2019-2022)
Im Rahmen der HZwo-Initiative befasst sich das Projekt Eco-CC mit der Entwicklung eines wirtschaftlicheren und zuverlässigeren Konzepts zur Messung und Regelung von Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) für den Einsatz im Automobil. Durch die Kombination von Daten aus vorhandenen Sensoren mit regelungstechnischen dynamischen Modellen kann die Messgenauigkeit erhöht werden, ohne dass neue und teure Hardware entwickelt werden muss. Darüber hinaus ist diese softwarebasierte Lösung in der Lage, Fehler zu erkennen und fehlende Daten aus anderen Messungen zu rekonstruieren, oder sie könnte es sogar ermöglichen, derzeit verwendete Sensoren durch virtuelle zu ersetzen. Im Einzelnen verfolgt das Projekt unter anderem die Entwicklung und Validierung von regelungstechnischen dynamischen Modellen für spezifische Komponenten eines PEMFC-basierten Antriebsstrangs, die Analyse der Beobachtbarkeit des Systems und Identifikation von Optimierungspotentialen hinsichtlich der benötigten Hardwarekomponenten, die Implementierung eines Identifikations- und Adaptionsschemas für den Online-Prozess, die Analyse der Sensordatenfusion und der Möglichkeit von virtuellen Sensoren sowie die Implementierung und Test eines fehlertoleranten, optimalen Regelungsschemas für PEMFC-basierte Antriebsstränge.

ReSIDA-H2: Smarte Brennstoffzellen - Sensorintegration und effiziente Datenanalyse für die Regelung von Wasserstoffbrennstoffzellen (2023-2025)
Ziel der interdisziplinären ESF-Nachwuchsforschungsgruppe ist die Entwicklung und Integration von neuartigen Sensorkonzepten direkt in den Brennstoffzellenstack sowie die Nutzung der Sensordaten zur effizienten Datenanalyse und Regelung. Dazu werden zwei Sensorkonzepte verfolgt, welche in Wasserstoffbrennstoffzellen als integrierbare Wasserstoffsensoren fungieren sollen. In enger Abstimmung mit Experten der Brennstoffzellen werden Sensorspezifikationen und Integrationskonzepte mit Hinblick auf eine praxisorientierte Ausrichtung entwickelt. Zusätzlich werden auf Basis entwickelter Modelle die Anforderungsprofile und Messparameter bestimmt. Mit Hilfe effizienter Datenanalyse werden die Sensordaten für die Anwendung von fortgeschrittenen Regelungsalgorithmen bereitgestellt. Weitere Informationen finden sich auf der Internetseite des Projektes. Im Rahmen des Projektes ist auch eine Publikation entstanden, die hier zu finden ist.

HZwo:StabiGrid: Technische und ökonomische Auslegung des Wasserstoffsystems zur Stabilisierung des Elektronetzes für 80% erneuerbare Energien (2023-2025)
Dieses Projekt wird eine umfassende Analyse der Herausforderungen bei der Integration von Wasserstoffsystem zur Stabilisierung des Elektronetzes liefern. Dazu wird die benötigte Kapazität der Wasserstoffsysteme im Elektronetz mit unterschiedlichen Kombinationen von erneuerbaren Energien und Synchronmaschinen ermittelt. Aus dem oben beschriebenen, komplexen Wechselspiel von Energieangebot und -nachfrage der beteiligten Teilsysteme (Elektroenergiesysteme, Wasserstoffsysteme, Energiemarkt) ergeben sich verschiedene wissenschaftliche Herausforderungen. Unsere Professur beschäftigt sich mit dem Einfluss von Stromrichtern auf die Stabilität des Energiesystems. Als zweiten Schwerpunkt befassen wir uns mit dem Entwurf einer robusten Regelung der Umrichter mit dem Fokus auf eine Integration der Wasserstoffspeichertechnologie in das Energienetz. Weitere Informationen finden sich auf der Internetseite des Projektes.