{"id":101314,"date":"2024-08-20T02:10:00","date_gmt":"2024-08-20T00:10:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=101314"},"modified":"2024-08-19T16:53:23","modified_gmt":"2024-08-19T14:53:23","slug":"hybride-speichersysteme-fraunhofer-iee-liefert-verlaessliche-prognosen-zur-batteriealterung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/unkategorisiert\/hybride-speichersysteme-fraunhofer-iee-liefert-verlaessliche-prognosen-zur-batteriealterung\/","title":{"rendered":"Hybride Speichersysteme: Fraunhofer IEE liefert verl\u00e4ssliche Prognosen zur Batteriealterung"},"content":{"rendered":"\n

Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren erg\u00e4nzen sich gut: Gekoppelt in einem hybriden Speichersystem, versprechen sie eine reduzierte Batteriealterung und niedrige Gesamtkosten. <\/p>\n\n\n\n

Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE hat nun mit den Partnern Skeleton Technologies und AVL im Forschungsprojekt \u201eSukoBa\u201c Simulationswerkzeuge f\u00fcr die Auslegung solcher Hybridsysteme entwickelt. Deren Herzst\u00fcck ist ein Degradationsmodell zur Vorhersage der Batteriealterung, das auf der vom Fraunhofer IEE entwickelten Simulationsumgebung BaSiS fu\u00dft. Mithilfe der BaSiS Software l\u00e4sst sich die Lebensdauer der Batterien in hybriden Speichersystemen um bis zu 20 Prozent steigern, zeigt das Forschungsprojekt.<\/p>\n\n\n\n

Superkondensatoren, auch Supercaps genannt, k\u00f6nnen innerhalb k\u00fcrzester Zeit sehr viel Leistung aufnehmen und bereitstellen, ohne dass ihre Lebensdauer leidet. Allerdings ist ihre Energiedichte gering, die Kapazit\u00e4t ist also schnell ausgesch\u00f6pft. Lithium-Ionen-Batterien dagegen weisen eine hohe Kapazit\u00e4t auf, kommen aber mit kurzzeitigen Lastspitzen nicht gut zurecht. Denn dabei entsteht Hitzestress, der sie schneller altern l\u00e4sst.<\/p>\n\n\n\n

In vielen Anwendungen \u2013 etwa bei elektrischen Transport- und Baumaschinen \u2013 kann es deshalb sinnvoll sein, beide Speichertechnologien zu kombinieren: die Batterien f\u00fcr den Dauerbetrieb, die Superkondensatoren f\u00fcr Spitzenlasten wie die Rekuperation, also das R\u00fcckgewinnen von Bremsenergie.<\/p>\n\n\n\n

Allerdings war es bislang nur schwer m\u00f6glich, verl\u00e4sslich zu prognostizieren, wie sich die Koppelung mit einem Superkondensator auf die Lebensdauer der Batterie auswirkt \u2013 was die Entscheidung f\u00fcr ein solches System und auch dessen Auslegung erschwert. \u201eDieses Defizit haben wir nun mit unserem gemeinsamen Forschungsprojekt beseitigt: Unser Werkzeugkasten liefert aussagekr\u00e4ftige Daten, mit denen potenzielle Anwender ihre Entscheidung f\u00fcr oder gegen eine Kopplung der beiden Technologien auf gesicherter Grundlage treffen k\u00f6nnen\u201c, sagt die Projektleiterin Dr. Wei Wei Shan beim Fraunhofer IEE.<\/p>\n\n\n\n

Die Leitung des SuKoBa-Konsortiums liegt beim Superkondensator-Hersteller Skeleton Technologies. Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz finanziert.<\/p>\n\n\n\n

Exakte Vorhersagen der Batteriealterung<\/h4>\n\n\n\n

Das im Projekt entwickelte Degradationsmodell erm\u00f6glicht es, verschiedene Konfigurationen und Regelungsalgorithmen zu analysieren, um die mit Blick auf Lebensdauer und Kosten beste Kombination von Superkondensatoren und Batterien f\u00fcr ein konkretes Systemdesign und unterschiedliche Betriebsszenarien zu finden.<\/p>\n\n\n\n

Dazu simuliert das Modell unter anderem das Verhalten der Batterie in einem Hybridsystem unter realistischen Betriebsbedingungen. Daraus leitet die Software eine exakte Vorhersage ihrer Alterung ab \u2013 die Voraussetzung, um durch die passgenaue Auslegung des Hybridsystems sowie ma\u00dfgeschneiderte Regelungsstrategien deren Lebensdauer zu verl\u00e4ngern. Ebenso l\u00e4sst sich mit dem Werkzeug ermitteln, ob und wenn ja in welchem Ma\u00dfe sich die Gr\u00f6\u00dfe der Batterie in einem solchen System reduzieren l\u00e4sst, um Kosten zu sparen.<\/p>\n\n\n\n

Die Toolbox ist so flexibel gestaltet, dass neue Trends bei Batterien, Superkondensatoren und Leistungselektronik ber\u00fccksichtigt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Modell basiert auf Simulationsumgebung BaSiS des Fraunhofer IEE<\/h4>\n\n\n\n

Dem Degradationsmodell liegt die vom Fraunhofer IEE entwickelte Software BaSiS (Battery Simulation Studio) zugrunde, eine hochpr\u00e4zise Simulationsumgebung f\u00fcr dynamische Prozesse und Alterungseffekte elektrochemischer Energiespeicher. BaSiS kommt seit vielen Jahren in der Entwicklung, Pr\u00fcfung und Optimierung von Zellen, Batterien, Packs, Komponenten und Managementsystemen im mobilen und station\u00e4ren Bereich zum Einsatz.<\/p>\n\n\n\n

Das BaSiS-Modell muss f\u00fcr die jeweils verwendete Batterietechnologie parametrisiert werden, um verl\u00e4ssliche Vorhersagen liefern zu k\u00f6nnen. Die Fraunhofer-Forscher leiten die Parameter des Batteriemodells aus konstruktiven Daten und experimentellen Messungen von Batteriezellen ab, unabh\u00e4ngig vom Hersteller der Batterie.<\/p>\n\n\n\n