Modellbildung und Regelstrategien für erdgasbetriebene Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerke

Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerke in Gebäuden gelten als vielversprechende Technologie, elektrische und thermische Energie verbrauchsnah, ressourcenschonend und schadstoffarm zu erzeugen. Der tatsächlich erreichte ökologische aber auch ökonomische Nutzen gegenüber einer konventionellen Energieversorgung wird letztlich durch die Betriebsführung bestimmt. Die Untersuchung von Regelstrategien erfordert eine detaillierte Betrachtung der Zusammenhänge im System. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit liegt daher auf der regelungstechnischen Beschreibung der verschiedenen Stufen des Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerks und auf der Validierung der entwickelten Modelle anhand von zur Verfügung stehenden Messdaten. Des Weiteren wird ein Regelungskonzept entworfen, das die Versorgungssicherheit des Gebäudes gewährleistet und die Regelkreise für die benötigten Stoff- und Energieströme beinhaltet. Auf dieser Basis werden neue Betriebsführungsstrategien entwickelt, mit denen das Anlagen- und Nutzerverhalten erlernt und die auftretenden Energieströme analysiert beziehungsweise optimiert werden können. Im Fokus dieser Ansätze stehen dabei die Primärenergieeinsparung und die Reduktion der Betriebskosten.