Im diesem Arbeitspaket werden die einzelnen Komponenten, sowie das gesamte Energieversorgungssystem untersucht. Ziel ist es, am Ende ein reales Energieversorgungssystem in einer laborähnlichen Umgebung aufzubauen und seine Funktionalität unter repräsentativen (d.h. dem realen Einsatz auf dem Mond/Unterwasser ähnlichen) Bedingungen in einem so genannten Feldtest zu erproben. Das System soll in der Lage sein, zwei Stationen sowie verschiedene mobile Elemente, wie z.B. Rover oder Unterwasserfahrzeuge (AUVs), mit Energie zu versorgen. Näher untersucht werden die Energieerzeugung, Energieübertragung auf Kurz- sowie Langstrecke und die intelligente Energieverteilung/Netzsteuerung.
Hierbei liegt ein Hauptaugenmerk für beide Umweltumgebungen auf den nur begrenzt zur Verfügung stehenden Energiequellen. Beide Umweltumgebungen haben hier eine starke Synergie, zumal eine Station auf dem Mond, auch während der lunaren Nacht (14 Erdtage), ebenso wie eine Unterwasserstation ohne jegliche Sonneneinstrahlung, konstant mit Energie versorgt werden muss. Weiterhin stellen die extremeren Umweltbedingungen, wie die sehr niedrigen Temperaturen auf der Mondoberfläche in der Mondnacht, als auch der hohe Umgebungsdruck unter Wasser, hohe Anforderungen an ein Energieversorgungssystem. Einige Herausforderungen sind dabei zu bewältigen: Energieerzeugung ohne Luftzufuhr, 14 Tage Dunkelheit auf dem Mond, ständige Dunkelheit in der Tiefsee, Umgebungseinfluss durch Korrosion in der Tiefsee und durch Erosion auf der Mondoberfläche.
Somit müssen für die Energiegewinnung neue innovative Möglichkeiten untersucht werden, die in beiden Umweltumgebungen eine zuverlässige Energieversorgung ermöglichen.
Ebenfalls werden für beide Umweltumgebungen Möglichkeiten der Energieübertragung mit den dazugehörigen Schnittstellen betrachtet. Die Schnittstellen werden in Zusammenarbeit mit dem Arbeitspaket 2100 entwickelt und sollen einen Standard einführen, welcher sowohl die Schnittstellenhandhabung als auch die Instrumentenintegration vereinfacht. Hier werden im Rahmen der Energieübertragung kontaktlose Transfermöglichkeiten untersucht. Dieses System ermöglicht nicht nur die Kombination aus Daten- und Energieübertragung mit einer Schnittstelle, sondern ersetzt die komplexen und schwer zu handhabenden Steckverbindungen. Dieses System überträgt die Energie von einem Instrumententräger, wie z.B. einer Station oder einem Rover, zu einem Instrument (berührungslos) induktiv, ähnlich wie bei einer elektrischen Zahnbürste in ihrer Aufladestation. Dieses Prinzip soll insbesondere für das Aufladen von Fahrzeugen (Rover) verwendet werden. Die Langstreckenenergieübertragung von einer Station zu einer weiteren wird ebenfalls in diesem Themengebiet untersucht. Hier werden kabelgebundene sowie kabellose Übertragungsarten untersucht, gegenübergestellt und an die jeweiligen Umgebungsbedingungen angepasst.
Um verschiedene Missionsszenarien mit einem Energieversorgungssystem zu ermöglichen, wird das Gesamtsystem modular aufgebaut. Das bedeutet, dass die einzelnen Elemente des Systems auf Module aufgeteilt und durch eine intelligente Energieverteilungssteuerung miteinander vernetzt werden. Das System besteht aus den folgenden Modulen:
- Erzeugungsmodul,
- Speichermodul,
- Übertragungsmodul
- Steuerungsmodul.
Somit ist es möglich, auf unterschiedliche Energieversorgungsanforderungen zu reagieren und z.B. im Falle einer anstehenden Stationserweiterung die Anzahl der Erzeugungs- und Speichermodule auf einfache Weise zu erhöhen. Das Steuerungsmodul wird – ähnlich einem Smart Grid für irdische Stromnetze – die Energie an die Missionsanforderungen angepasst verwalten und auf die verschiedenen Instrumente verteilen. Die dezentrale Steuerung des Energienetzes soll hierbei „intelligent“ sein, d.h. sie soll in der Lage sein, den Energiebedarf in Abhängigkeit von den Missionsszenarien zu berechnen und gegebenenfalls Verbraucher abzuschalten.
