{"id":116180,"date":"2026-07-24T02:18:00","date_gmt":"2026-07-24T00:18:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=116180"},"modified":"2026-07-21T12:19:15","modified_gmt":"2026-07-21T10:19:15","slug":"simulationen-fuer-die-energiespeicher-der-zukunft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/simulationen-fuer-die-energiespeicher-der-zukunft\/","title":{"rendered":"Simulationen f\u00fcr die Energiespeicher der Zukunft"},"content":{"rendered":"\n
Digitaler Zwilling sch\u00fctzt vor \u00dcberraschungen – Batteriegro\u00dfspeicher enthalten zehntausende von Einzelzellen. Ein neues Computermodell erlaubt eine fr\u00fchzeitige Fehlerdiagnose und verhindert so unerwartete Systemausf\u00e4lle.<\/p>\n\n\n\n
Gr\u00fcner Strom, immer und \u00fcberall \u2013 Batteriespeicher machen es m\u00f6glich. Der Markt w\u00e4chst rasant, immer mehr Gro\u00dfspeicher gehen in Betrieb, um \u00fcbersch\u00fcssigen Strom, den Solarpaneele und Windr\u00e4der erzeugen, zu speichern und bei Bedarf wieder ins Netz einzuspeisen. Aber auch, um Personen- und Lastkraftwagen beziehungsweise Z\u00fcge oder Schiffe klimaneutral zu betreiben.<\/p>\n\n\n\n
Anforderungen an dezentrale Gro\u00dfspeicher<\/h4>\n\n\n\n
Die Anforderungen an solche Batteriegro\u00dfspeicher sind hoch. Sie m\u00fcssen Mega- mitunter auch Gigawatt an elektrischer Leistung aufnehmen und \u00fcber tausende von Ladungs- und Entladungszyklen hinweg zuverl\u00e4ssig arbeiten. Die Voraussetzung hierf\u00fcr ist, dass Zehntausende von Lithium-Ionen-Zellen \u2013 die zu Modulen geb\u00fcndelt und zu Packs zusammengefasst werden \u2013 innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen funktionieren.<\/p>\n\n\n\n
Digitaler Zwilling erkennt Fehler und St\u00f6rungen<\/h4>\n\n\n\n
\u201e\u00dcbliche Batteriemanagementsysteme, die zur Steuerung und \u00dcberwachung von Batteriegro\u00dfspeichern eingesetzt werden, geben Aufschluss dar\u00fcber, ob Grenzwerte, beispielsweise f\u00fcr Temperatur oder Spannung, verletzt werden. Wenn dies der Fall ist, muss der Speicher umgehend abgeschaltet werden\u201c, berichtet Alexander Reiter. Der Maschinenbauer entwickelt in seiner Dissertation an der Hochschule M\u00fcnchen (HM) ein Computermodell f\u00fcr Batteriegro\u00dfspeicher. Mit Hilfe dieses Digitalen Zwillings lassen sich w\u00e4hrend des Betriebs Fehler an einzelnen Zellen detektieren und St\u00f6rungen prognostizieren \u2013 lange bevor die absoluten Grenzwerte verletzt werden und ein Ausfall des ganzen Systems zu massiven wirtschaftlichen Einbu\u00dfen f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n
\u201eAuf der Ebene der einzelnen Zellen k\u00fcndigen sich Systemausf\u00e4lle schon sehr fr\u00fch an\u201c, sagt Reiter. \u201eAllerdings ist eine tats\u00e4chliche messtechnische \u00dcberpr\u00fcfung einzelner Zellen im Betrieb nur bedingt m\u00f6glich, weswegen hier h\u00e4ufig zu Simulationsmodellen gegriffen wird. Ein solches Simulationsmodell f\u00fcr jede einzelne Zelle im System zu rechnen, w\u00e4re allerdings viel zu aufw\u00e4ndig.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Prognostizierbare St\u00f6rungen<\/h4>\n\n\n\n
Mit dem Digitalen Zwilling lassen sich Abweichungen vom erwarteten durchschnittlichen Verhalten der Zellen sichtbar machen. \u201eWir nutzen f\u00fcr die Fehlersuche statistische Verfahren\u201c, erkl\u00e4rt der Forscher. Das Modell wird im ersten Schritt mit den technischen Parametern des Herstellers und Charakterisierungsmessungen am System kalibriert \u2013 beispielsweise der Zahl der Zellen und Module, der Kapazit\u00e4t und dem Innenwiderstand sowie den zu erwartenden Streuungen der Parameter. Auf Basis dieser Daten l\u00e4sst sich dann eine statistische Verteilungskurve errechnen, die anzeigt, wie sich die Zellen im Betrieb verhalten m\u00fcssten.<\/p>\n\n\n\n
Der Digitale Zwilling durchl\u00e4uft nun in Echtzeit die gleichen Lade- und Entladezyklen wie der reale Speicher und kl\u00e4rt dabei permanent ab, ob das tats\u00e4chliche Verhalten, zum Beispiel die Verteilung der Zellspannungen, mit der zuvor berechneten Verteilungskurve \u00fcbereinstimmt. \u201eMit Hilfe dieser Modelle k\u00f6nnen wir die Abweichung von Einzelzellen von ihrem statistisch erwartbaren Verhalten darstellen\u201c, betont Reiter. Ausf\u00e4lle einzelner Zellen lassen sich auf diese Weise schnell erkennen \u2013 St\u00f6rungen werden prognostizierbar.<\/p>\n\n\n\n
Schutz vor Systemausf\u00e4llen in der Schifffahrtsbranche<\/h4>\n\n\n\n
\u201eDie Methode ist einfach und direkt umsetzbar\u201c, betont HM-Professor Oliver Bohlen, Leiter des Forschungsbereichs Elektrische Energiespeicher an der Hochschule M\u00fcnchen. Der Forschungspartner Everllence der unter anderem Speichersysteme in der hybriden Schifffahrt einsetzt, profitiere unmittelbar von den Forschungsergebnissen: \u201eDas Unternehmen kann auf der Basis dieser Methoden bestehende Verfahren zur fr\u00fchzeitigen Erkennung von Fehlern weiter verbessern, um Systemausf\u00e4llen im Betrieb vorzubeugen.<\/p>\n\n\n\n