/  01. Januar 2021  -  31. Dezember 2023

SuKoBa

Superkondensatoren zur Lebensdaueroptimierung von Batterie-Hybridspeichersystemen – Auslegungsmethoden und Regelungsalgorithmen

Partner
Konsortialführer Skeleton Technologies, Der Automobilzulieferer AVL
Förderung BMWi
Laufzeit 01.01.2021 - 31.12.2023
Bearbeitende Dr.-Ing. Matthias Puchta


Werden elektrische Batteriesysteme für Anwendungen mit kurzzeitigen hohen Leistungsspit-zen eingesetzt, so lassen sich diese aufgrund physikalisch begründeter Relationen zwischen Kapazität und Maximalleistung in vielen Fällen nur schwierig wirtschaftlich auslegen. In solchen Anwendungsfällen ist es sinnvoll, die Batterien mit Superkondensatoren zu kombinieren, um erstere von den Leistungsspitzen zu entlasten. Ziel ist es, zu einer vorteilhafteren Auslegung in Bezug auf Baugröße, Lebensdauer und Kosten des Speichersystems zu kommen.
Beispielhafte Anwendungsfälle, in denen solche Hybridspeichersysteme sinnvoll zum Einsatz kommen können, sind

  • Stationäre Speicher, die u.a. zur transienten Netzstützung für schnelle Primärregelung und synthetische Trägheit eingesetzt werden,
  • Elektrofahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, mit begrenzter Reichweite und häufi-gen Anfahr- und Bremsvorgängen.

Es ist qualitativ bekannt, dass in solchen Anwendungsfällen durch Kombination mit Superkon-densatoren die Lebensdauer der Batterien deutlich verbessert werden kann, wodurch sich wiederum eine Verringerung der erforderlichen Batteriekapazität und eine Verbesserung der Systemkosten über die Gesamtlebensdauer (Total Cost of Ownership) ergibt. Jedoch fehlen bisher die Werkzeuge, die eine systematische Systemauslegung und Betriebsoptimierung unter Berücksichtigung des Einflusses der Betriebsparameter auf die Alterung erlauben.

Zielsetzung des vorgeschlagenen Verbundvorhabens ist es daher, eine geeignete Methodik und darauf basierende Auslegungswerkzeuge und Regelungsverfahren für den anwendungsübergreifenden Einsatz von Hybridspeichersystemen zu entwickeln. Übergeordnete Zielsetzung ist es, den Einsatz von Batteriespeichersystemen für Hochleistungsanwendungen zu erschließen, in denen bisher eine wirtschaftliche Anwendung nicht möglich war.