Modellbasierte Steuerung, Regelung und Diagnose von Brennstoffzellenantrieben

Zusammenfassung

Steigende Bevölkerungszahlen und damit zunehmender Energiebedarf stellen eine große Herausforderung für Menschheit und Umwelt dar. Mit steigendem Wohlstand ist auch ein stärkeres Bedürfnis nach Mobilität und damit ein höherer Energieverbrauch verbunden. Die derzeitigen enormen Steigerungen des Bruttoinlandsproduktes in China und Indien – zwei Ländern, die zusammen mehr als ein Drittel der Weltbevölkerung stellen – lassen auch zukünftig ungebrochene Steigerungen des Weltenergieverbrauches erwarten. Dies gilt für alle Bereiche, besonders aber für den Verkehrssektor. Letzterer stellt mit seinem signifikanten Anteil am Energieverbrauch sowie den damit einhergehenden Emissionen und seinem hohen Wachstumspotenzial ein besonderes Handlungsfeld dar. Insbesondere wegen der in diesem Sektor zu erwartenden ansteigenden CO₂-Emissionen stehen Effizienzverbesserungen und die Entwicklung alternativer Antriebe im Vordergrund. Dabei spielt die Brennstoffzelle als Fahrzeugantrieb eine entscheidende Rolle, da sie einen hohen Systemwirkungsgrad mit fehlenden CO₂- und Schadstoffemissionen verbindet. Wegen der hohen Komplexität sind dabei moderne Steuerungs-, Regelungs- und Diagnoseverfahren von besonderer Bedeutung, auf die in diesem Beitrag näher eingegangen wird. Neben einigen grundlegenden Konzepten wird an Hand zweier Beispiele das Potenzial modellgestützter Methoden aufgezeigt.