Fortschritte bei Forschung zu hybriden Energiespeichern

Das Fraunhofer IEE hat im Forschungsprojekt „SuKoBa“ zusammen mit Industriepartnern Werkzeuge für die Auslegung von hybriden Speichern entwickelt. In diesen Speichern werden Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren vereint.

Die beiden Speichertechnologien sollen sich in einer Hybrid-Batterie gekoppelt sehr gut ergänzen: „Sie versprechen eine reduzierte Batteriealterung und niedrige Gesamtkosten, etwa bei elektrischen Transport- und Baumaschinen“, teilt das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) mit. An ihrer Seite hatten die Fraunhofer-Forscher bei dem 2021 angelaufenen „SuKoBa“-Projekt („Superkondensatoren zur Lebensdaueroptimierung von Batterie-Hybridspeichersystemen – Auslegungsmethoden und Regelungsalgorithmen“) die Industriepartner AVL und Skeleton Technologies – das estnische Unternehmen mit Produktionsstätte in Deutschland setzt bekanntlich auf Supercaps, arbeitet aber auch in anderen Projekten an einer Graphen-Batterie.

Der Grundgedanke hinter dem Projekt: Batteriespeicher altern schneller, wenn sie immer wieder kurzzeitig hohe Leistungen liefern müssen. Das lässt sich vermeiden, indem man sie mit Superkondensatoren koppelt, die die Lastspitzen übernehmen. In der Praxis sind dann die Batterien für den Dauerbetrieb und die Superkondensatoren für Spitzenlasten wie die Rekuperation zuständig.

Allerdings war es bislang nur schwer möglich, verlässlich zu prognostizieren, wie sich die Koppelung mit einem Superkondensator auf die Lebensdauer der Batterie auswirkt. „Dieses Defizit haben wir nun mit unserem gemeinsamen Forschungsprojekt beseitigt: Unser Werkzeugkasten liefert aussagekräftige Daten, mit denen potenzielle Anwender ihre Entscheidung für oder gegen eine Kopplung der beiden Technologien auf gesicherter Grundlage treffen können“, sagt Projektleiterin Dr. Wei Wei Shan beim Fraunhofer IEE.

Herzstück von „SuKoBa“ war also die Entwicklung eines Degradationsmodells zur Vorhersage der Batteriealterung, das auf der vom Fraunhofer IEE entwickelten Simulationsumgebung BaSiS fußt. Mithilfe der BaSiS-Software lässt sich die Lebensdauer der Batterien in hybriden Speichersystemen den Projektteilnehmern zufolge um bis zu 20 Prozent steigern. Die Toolbox sei dabei so flexibel gestaltet, dass neue Trends bei Batterien, Superkondensatoren und Leistungselektronik berücksichtigt werden können.

Für alle, die die Details des Projekts interessieren, findet am 19. September 2024 von 14 bis 16 Uhr eine Expert Web Session zum Thema „Hybride Speichersysteme – Verlässliche Prognosen zur Batteriealterung“ in Zusammenarbeit mit Fraunhofer ENIQ statt. Im Rahmen der Session wird unter anderem ein Auslegungstool für die Entwicklung hybrider Energiespeicher vorgestellt. Die Teilnahme ist kostenfrei. Zur Anmeldung geht es hier.

iee.fraunhofer.de, iee.fraunhofer.de (Projekt-Webseite)