Dynamische Prozessmodelle in der Verfahrens- und Produktionstechnik sind aufgrund der auftretenden Nichtlinearitäten und Kopplungen sowie der oftmals örtlich und zeitlichen Dynamik im Allgemeinen nicht echtzeitfähig. Für den Regelungs- und Beobachterentwurf sind daher physikalische Modellvereinfachungen, die systematische Modellordnungsreduktion sowie die direkte datengestützte Erzeugung reduzierter Modelle von hoher Relevanz. Dies gilt im Besonderen im Hinblick auf die zunehmende Digitalisierung von Prozessen, Systemen und Anlagen. Die sich hier ergebenden Herausforderungen umfassen dabei aus Sicht der Systemtheorie und Regelungstechnik u.a. den Systementwurf mit optimaler Aktor- und Sensorplatzierung, die Prozessoptimierung und die Entwicklung und Umsetzung einer geeigneten Prozessregelung. Letztere muss neben der notwendigen Stabilität bzw. Optimalität auch die Robustheit bzgl. Unbestimmtheiten und Störungen adressieren. Folglich bedingt eine erfolgreiche Lösung der genannten Fragestellungen für verfahrenstechnische Systeme die Integration und Verknüpfung von Methoden und Konzepten der Regelungstechnik und der Systemverfahrenstechnik. Im Vortrag werden entsprechende Entwicklungen skizziert und aktuelle methodische Forschungsfelder sowie eigene Forschungsergebnisse anhand ausgewählter Anwendungen aus insbesondere der Verfahrens- und Produktionstechnik vorgestellt. Im Mittelpunkt steht dabei die Verknüpfung von modell- und datenbasierten Konzepten zur Entwicklung von Zustandsschätzern bzw. Softsensoren und von Regelungsstrategien für komplexe dynamische Systeme. Potentielle Erweiterungen, u.a. im Rahmen der Realisierung automatisierter bzw. autonomer Labore durch die Vereinigung der Methoden mit robotischen Assistenzsystemen, werden motiviert und diskutiert.            Homepage: https://www.mvm.kit.edu/dpe.php  

Hochtemperaturprozesse, z. B. in der in der Eisen- und Stahlindustrie, erfordern große Energiemengen in Form von Hochtemperaturwärme. Für die Integration von schwankenden, erneuerbaren Energiequellen werden derzeit Hochtemperatur-Wärmespeichersysteme untersucht. Für den Temperaturbereich oberhalb von 500°C werden dazu verschiedenen Wärmespeicher vorgeschlagen, u.a. die Speicherung in Salzschmelzen oder in Festkörpern, die mit Gasen durchströmt werden.  Am Karlsruher Flüssigmetalllabor (KALLA) forschen wir an einem Speicherkonzept, das eine Kombination aus dem beiden Systemen darstellt: eine Füllkörper-Schüttung, welches aber statt einem Gas mit einer flüssigem Metall durchströmt werden, wodurch der Wärmeübergang im Vergleich zu Gasen erhöht werden kann und der Temperaturbereich im Vergleich zu den Salzschmelzen (limitiert bei ca. 600°C) erhöht werden kann. Im Vortrag werden die bisher durchgeführten numerischen und experimentellen Arbeiten vorgestellt.