Verbundvorhaben H2Giga_QT5.3_eModule: Modellierung, Automatisierung, Integration und Optimierung von modular aufgebauten Elektrolyse-Anlagen; Teilvorhaben Konzeption und Realisierung eines Leitsystem-Funktionsmusters zur Validierung von Elektrolyseur-Systemverbünden in unterschiedlichen Betriebssituationen

Abstract

Ziel des Teilvorhabens war die Entwicklung einer Methode sowie eines prototypischen Leitsystem-Funktionsmusters zur Integration und koordinierenden Steuerung heterogener Elektrolyseur-Module in Wasserstoff- und Elektrizitätsnetze auf Basis des Module Type Package (MTP). Hierzu sollte eine herstellerneutrale Spezifikation von Moduldiensten erarbeitet werden, um modulübergreifende Steuerungsstrategien für unterschiedliche Lastsituationen umzusetzen und sowohl simulativ als auch in hybriden Modulkonstellationen zu erproben. Der Fokus lag auf dezentraler Lastverteilung, netzdienlicher Energieverteilung und einer zustandsbasierten, störungstoleranten Betriebsführung. Das Vorhaben knüpft an Arbeiten der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) zur Modularisierung automatisierter Anlagen, zur dienstebasierten Orchestrierung von Modulen und zur Entwicklung des MTP-Konzepts an. Frühere Projekte wie "Funktionaler Anwendungsentwurf für verteilte Automatisierungssysteme" und "Dezentrale Intelligenz für modulare Anlagen" lieferten zentrale Grundlagen für das funktionale Engineering modularer Anlagen, die herstellerneutrale Prozessführung sowie die praktische Erprobung des MTP in Labor- und Pilotanlagen. Diese Arbeiten zeigen, wie Module automatisierungstechnisch verbunden und in übergeordnete Leitsysteme integriert werden können, und wie Zustandsmodelle zur Beschreibung möglicher Modulzustände und -übergänge die Orchestrierung unterstützen. Darüber hinaus flossen Forschungsergebnisse zu dezentralen Steuerungsansätzen für Energieverteilung und Sektorkopplung ein, die im Projekt „Agent.HyGrid3“ entwickelt und validiert worden waren. Diese umfassten Algorithmen zur Abstimmung lokaler Regelmechanismen mit übergeordneten Koordinationsstrategien für die energieträgerübergreifende, dezentrale Energieverteilung sowie eine Engineering-Methode und eine zugehörige Toolchain zur systematischen Einführung dieses Steuerungsansatzes von der Anforderungsanalyse bis zur Inbetriebnahme. Zusammengenommen bildeten diese Vorarbeiten die methodische und technische Grundlage für die im Projekt erforderliche Entwicklung von Steuerungsalgorithmen für modulare, heterogene Elektrolyseanlagen.