VDI Vortrag: Robuste Modellbildung, Regelung und Zustandsschätzung für Hochtemperatur-Brennstoffzellen auf Basis mengenbasierter und stochastischer Ansätze zur Unsicherheitsbeschreibung

Hochtemperatur-Brennstoffzellen, insbesondere Fest-Oxid-Brennstoffzellen (SOFC: solid oxide fuel cells), zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, simultan Elektrizität und Prozesswärme erzeugen zu können. Damit bilden sie eine Grundlage für dezentrale Kraft-Wärme-Kopplungseinrichtungen in künftigen verteilten Energiesystemen. Systemtheoretisch weisen sie ein ausgeprägt nichtlineares Verhalten hinsichtlich thermischer als auch elektrochemischer Eigenschaften auf. Dies zeigt sich insbesondere bei instationärem Betrieb mit dynamischen Arbeitspunktwechseln. Verteilt-parametrische Modelle, welche diese Vorgänge beschreiben könnten, sind für praktische Anwendungen oft zu komplex: Ihre Parameter sind schwer identifizierbar und aufgrund von Echtzeitanforderungen sind sie auch nicht unmittelbar für Regelungs- und Zustandsbeobachtungsaufgaben einsetzbar. Dieser Vortrag zeigt den Einsatz moderner Verfahren der Intervallarithmetik, welche es erlauben, eine robuste Modellbildung für Brennstoffzellen mit endlich-dimensionalen Beschreibungen durchzuführen und diese in einem einheitlichen Entwurfsrahmenwerk zur robusten Regler- und Beobachtersynthese heranzuziehen. Insbesondere Intervallbeobachter ermöglichen, garantierte Einschlüsse aller möglichen Betriebszustände zu schätzen. Der Vortrag schließt mit einer Darstellung stochastischer und datengetriebener Verfahren zur Echtzeit-Identifikation von Brennstoffzellen, welche in einem neuartigen Ansatz mit Methoden der mengenbasierten Unsicherheitsbeschreibung verknüpft werden. Ausgewählte experimentelle Daten veranschaulichen die praktische Nutzung der vorgestellten methodischen Entwicklungen.

(last update 20.04.2022)

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Rauh (geb. 1977) schloss sein Studium der Elektro- und Informationstechnik
an der TU München im Jahr 2001 ab. Er promovierte 2008 am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik
der Univ. Ulm und habilitierte sich 2017 auf dem Fachgebiet der Mess- und Regelungstechnik an der
Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Univ. Rostock. Nach einem einjährigen
Forschungsaufenthalt an der École nationale supérieure de techniques avancées (ENSTA) in Brest, leitet
Rauh seit Oktober 2021 die Abteilung Verteilte Regelung in Vernetzten Systemen am Department für
Informatik der Carl von Ossietzky Univ. Oldenburg. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Zustands- und
Parameterschätzung für dynamische Systeme mit stochastischen und mengenbasierten Unsicherheiten,
deren verlässliche Simulation sowie deren robuste und optimale Regelung. Darüber hinaus war er von 2008
bis 2015 Mitglied einer IEEE-Arbeitsgruppe, welche Methoden der Intervallarithmetik als mathematische
Methode zur automatischen Fehlerabschätzung standardisierte.

Die Teilnahme ist kostenlos, Gäste sind herzlich willkommen.

Die Veranstaltung findet als Webinar statt. Interessierte melden sich bitte bis
zum 25.5.2022 per E-Mail an office@mrt.uni-kassel.de an und erhalten dann
eine E-Mail mit Link zur Teilnahme am Webinar.