Batterieintegration und -betriebsführung

Im Thema »Batterieintegration und -betriebsführung« befassen wir uns mit der ökonomisch und ökologisch optimierten Planung und Umsetzung von speicherbasierten Energiesystemen, d.h. der Integration eines oder mehrerer Speichersysteme in eine elektrische Versorgungsstruktur.

Die Speichersysteme können dabei lokal konzentriert oder über mehrere Standorte verteilt sein. Im Bereich der stationären Speicher umfassen unsere Arbeiten sowohl On- als auch Off-Grid-Anwendungen, wobei der Fokus auf der Integration von Großspeichern sowie Gewerbe-, Industrie- und Quartierspeichern mittlerer Größenordnung liegt. Hinsichtlich mobiler Anwendungen konzentrieren sich unsere Tätigkeiten ebenfalls auf die landbezogene Nutzung und hierbei insbesondere auf einen Speichereinsatz im Kontext von Privat- und Nutzfahrzeugen.

Unsere Kompetenzen decken die komplette Wertschöpfungskette ab, von der Konzeption sowie simulationsbasierten Optimierung und Charakterisierung speicherbasierter Energiesysteme über ihre Demonstration und Testung im Labor bis hin zur Implementierung im Feld. Hierbei stellen wir unsere Expertise sowohl in Forschungsprojekten als auch im Rahmen von individuellen FuE-Leistungen zur Verfügung. So unterstützen wir Batteriesystemhersteller, Systemintegratoren, Projektentwickler sowie Energieversorgungsunternehmen und industrielle Anwender bei der erfolgreichen Umsetzung ihrer Speicherprojekte.

 

Arbeitsgebiete

Im Thema »Batterieintegration und -betriebsführung« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

Konzeption von Speicheranwendungen

Individuelle, anwendungsbezogene Planung zur Integration von Batteriespeichern.

Optimierung und Charakterisierung von Speicheranwendungen

Simulationsbasierte Analyse und Auslegung von Batteriespeichern

Labortests für speicherbasierte Energiesysteme

Systembasierte Analyse und Prüfung von Batteriespeichern und Komponenten in unserem Lab

Implementierung speicherbasierter Energiesysteme

Integration von Batteriespeichern in individuelle Anwendungsumgebungen

Kurzstudie »Batteriespeicher an ehemaligen Kraftwerksstandorten«

Nachnutzung konventioneller Kraftwerksstandorte

Ein enormes Potenzial besteht in der Integration von Großspeichern in bestehende Infrastrukturen, insbesondere in Verbindung mit Photovoltaik-Kraftwerken. So kann deren Strom bedarfsgerecht und damit ertragsoptimiert in die Verbundnetze eingespeist werden. Darüber hinaus können Großspeicher an ehemaligen fossilen / konventionellen Kraftwerksstandorten aufgebaut und so die dort vorhandenen Anbindungen an das Stromnetz weiter genutzt werden. Derartige Großspeicher werden künftig eine wichtige Rolle für die Resilienz der elektrischen Energieversorgung spielen.
 

In der Kurzstudie »Batteriespeicher an ehemaligen Kraftwerksstandorten« hat das Fraunhofer ISE den systemischen und netztechnischen Nutzen von Großspeichern untersucht. Eines der Ergebnisse: Batteriespeicher an ehemaligen Standorten von fossilen oder Atomkraftwerken zu installieren ist sinnvoll, da die dort bereits verfügbare Anschlussleistung genutzt werden kann. Bis zu 65 Prozent des bis 2030 in Deutschland benötigten Speicherbedarfs könnte damit gedeckt werden.

 

»Batteriespeicher an ehemaligen Kraftwerksstandorten«

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

Zentrum für elektrische Energiespeicher

 

  • Testen und Charakterisieren
    Wir prüfen auf einer Fläche von 400 m² Batterien und Systeme auf der Basis von z. B. Blei, NiMH, Li-Ionen-Zellen sowie Hochtemperaturbatterien und Doppelschichtkondensatoren. Die Laborausstattung beinhaltet Batterietestsysteme und Impedanzspektrometer, mit denen nach Norm oder nach Kundenanforderung in der Klimakammer oder im Wasserbad getestet wird.
  • Alterungsuntersuchungen
    Für Alterungsuntersuchungen und Lebensdaueranalysen von Batterien und Batteriesystemen bieten wir mehrmonatige Langzeittests an. Dies beinhaltet sowohl die Untersuchung der Zyklenlebensdauer als auch die Analyse der kalendarischen Alterung. Dafür stehen ca. 180 Testkreise in verschiedenen Leistungsklassen von der Knopfzelle bis zum Großspeicher zur Verfügung.
 

Neuartige Materialien und innovative Produktions­verfahren für die Batterietechnologie

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

BetterBat

Bewertung der technischen und systemischen Passfähigkeit von Batterietechnologien für batterierelevante Anwendungen

 

EnStadt:Pfaff

Innovative Photovoltaik-DC-Ladeinfrastruktur mit Pufferspeicher

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Batterieintegration und -betriebsführung«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Crush Tests on Lithium Ion Battery Cells: Identifying Critical Force for Thermal Runaway and Ensuring Transportation Safety
Kroll, Moritz; Thiemann, Johannes
Vortrag
Presentation
2023 Scientific Testing of Battery Cells and Systems: Insights from Comprehensive Laboratory Investigations
Kroll, Moritz
Vortrag
Presentation
2023 Transformation of Germany’s energy system in the context of the EU Green Deal targets
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2023 Solare Kühlung und Trocknung von Fischen in Kenia
Fischer, Matthias; Esper, Albert; Pfanner, Norbert; Morgenstern, Alexander
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Producing the goods
Morgenstern, Alexander; Pfanner, Norbert
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Development and Analysis of an Off-grid Solar Food Processing System in Kenya
Morgenstern, Alexander; Subasi, Dilara Maria; Pfanner, Norbert; Reiners, Nils; Stortz, Felix; Wüllner, Johannes; Maruf, Md Nasimul Islam
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Stationary battery storage for successful energy transition applications, developments and challenges
Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2022 Rechargeable lithium-ion battery systems
Vetter, Matthias; Lux, Stephan
Aufsatz in Buch
Book Article
2022 Integration of Second-Life Batteries as Buffer Storage in Apartment Buildings
Vetter, Matthias; Bruch, Maximilian; Kevlishvili, Nina; Reiners, Nils
Vortrag
Presentation
2021 Elektronen und Moleküle. Die Energiewende im Spannungsfeld zwischen Elektrifizierung und stofflichen Energieträgern
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2021 Novel method for the parameterization of a reliable equivalent circuit model for the precise simulation of a battery cell's electric behavior
Bruch, Maximilian; Millet Biosca, Lluis; Kowal, J.; Vetter, Matthias
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Energiewende und Klimaschutz. Wo stehen wir und was ist noch zu tun?
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2020 Aging - Affecting Safety, Reliability and Performance of Stationary Battery Storage
Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2020 The Use of Batteries in Storing Electricity
Vetter, Matthias; Lux, Stephan; Wüllner, Johannes
Aufsatz in Buch
Book Article
2020 Battery Storage in Stationary Applications. Markets, Technologies and Key Factors
Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2020 Quality Assurance for Battery Storage - Safety, Reliability and Performance Beyond Standards
Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2019 In the Context of Energy Transition Scenarios
Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2019 Battery Storage: A Key Enabler for Post Feed-In Tariff PV Projects
Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2019 Schlüssel für sichere und zuverlässige Batteriespeicher. Thermisches Management
Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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