CoupleIT! – IT-gestützte Sektorenkopplung für Strom- und Wasserstoffnetze
Der Ausbau erneuerbarer Energien stellt hohe Anforderungen an die Speicherung und bedarfsgerechte Bereitstellung elektrischer Energie. Wasserstoff kann hierbei als speicherbarer Energieträger eine zentrale Rolle übernehmen. Voraussetzung dafür ist eine intelligente Kopplung der Sektoren Strom und Gas, die auch bei schwankender Energieerzeugung einen stabilen, sicheren und effizienten Betrieb ermöglicht.
Im Projekt CoupleIT! wird ein integriertes Energiesystem aus einem elektrischen Inselnetz und einem Wasserstoffinselnetz aufgebaut und untersucht. Die beiden Netze werden durch ein reversibles Brennstoffzellen-Elektrolyse-System gekoppelt. Dieses sogenannte REDIBEL-System kann elektrische Energie mittels Elektrolyse in Wasserstoff umwandeln und den gespeicherten Wasserstoff bei Bedarf mithilfe einer Brennstoffzelle wieder zur Stromerzeugung nutzen. Digitale Regelungs- und Kommunikationsverfahren koordinieren dabei die Energieerzeugung, -speicherung und -nutzung.
Das Projekt gliedert sich in die beiden miteinander verbundenen Teilprojekte SmInT-Grid und InDiS-Zelle. Während in SmInT-Grid das gekoppelte Strom- und Wasserstoffsystem im Labor aufgebaut und erprobt wird, befasst sich InDiS-Zelle mit der Entwicklung intern digital ansteuerbarer Brennstoffzellen und Elektrolyseure. Ziel ist es, das dynamische Verhalten der Kopplungskomponenten zu verbessern und schneller auf Veränderungen in den beteiligten Energienetzen reagieren zu können.
Ein Schwerpunkt der Professur für Informatik im Maschinenbau liegt auf der Entwicklung eines prognosefähigen digitalen Zwillings des Energiesystems. Der digitale Zwilling führt Informationen über die Systemstruktur, Betriebszustände und Energieprofile in einem datenbasierten Modell zusammen. Mithilfe neuronaler Netze werden charakteristische Energieprofile erlernt und zukünftige Systemzustände prognostiziert. Bayessche Verfahren ermöglichen es darüber hinaus, die Unsicherheit der Vorhersagen abzuschätzen. Die entwickelten Modelle werden anhand der Messdaten des realen Laboraufbaus überprüft und fortlaufend verbessert.
Durch die Verbindung des realen Energiesystems mit seinem digitalen Zwilling können unterschiedliche Netzkonfigurationen, Betriebsstrategien und Anwendungsszenarien zunächst virtuell untersucht werden. Dies erleichtert die Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf weitere stationäre und mobile Anwendungen. CoupleIT! leistet damit einen Beitrag zur intelligenten Integration erneuerbarer Energien und zur Entwicklung einer digitalisierten, wasserstoffbasierten Energieversorgung.
Projektlaufzeit: 01.01.2021 bis 31.12.2026
Das Projekt CoupleIT! wird im Rahmen des Zentrums für Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr (dtec.bw) gefördert.
Projektleitung
Prof. Dr.–Ing. Detlef Schulz
Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
Fakultät für Elektrotechnik
Professur für Elektrische Energiesysteme
Letzte Änderung: 30. September 2026