ELEKTROTECHNISCHES INSTITUT

Die Speicherung elektrischer Energie im Fokus

Batterietechnikum am KIT

Die nachhaltige und kostengünstige Erzeugung, Speiche-rung und Nutzung elektrischer Energie für stationäre und mobile Anwendungen ist eine der größten globalen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte. Die For-schung und Entwicklung innovativer elektrischer Energie-speicher findet am KIT in verschiedenen Instituten statt, die die gesamte Wertschöpfungskette in einem übergrei-fenden Ansatz interdisziplinär und ganzheitlich bearbeiten. Am Batterietechnikum des KIT werden wesentliche Arbei-ten der Batterieforschung institutsübergreifend zusam-mengeführt und eine offene Technologieplattform für zukünftige elektrische Energiespeicher errichtet. Im Fokus steht hierbei die Entwicklung und Herstellung von neuen Materialien und Zellen sowie die Entwicklung von Batterie-systemen bis hin zur Integration zu einem Gesamtsystem. Parallel dazu werden neue Fertigungsverfahren für die kostengünstige Herstellung dieser Batterien entwickelt und prototypisch dargestellt. Ziel ist es, Lösungen für Speicher-systeme der zukünftigen Generationen zu entwickeln.

KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu

Kontakt

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Elektrotechnisches Institut (ETI)

Batterietechnikum Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen

Telefon: +49 721 608-26844 E-Mail: office@batterietechnikum.kit.edu www.batterietechnikum.kit.edu

Herausgeber

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Präsident Professor Dr.-Ing. Holger Hanselka Kaiserstraße 12 76131 Karlsruhe www.kit.edu

Karlsruhe © KIT 2018

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Sonnenenergie bei Nacht und Windenergie in der Flaute – das ist realisierbar durch den Einsatz von Energiespeichern. So lei-sten effiziente und wirtschaftliche Energiespeichertechnologien einen aktiven Beitrag zur Energiewende und ermöglichen eine nachhaltige Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien. Auch wenn es um den wirtschaftlichen Einsatz von Elektrofahr-zeugen geht, haben solche Speichertechnologien eine Schlüs-selfunktion. Die Herausforderungen liegen unter anderem in den Bereichen Batterieentwicklung, Softwareentwicklung und Gesamtsystemdesign.

Elektrische Energiespeicherung ist ein Thema, das am KIT auf einmalige Voraussetzungen trifft.

� KIT ist eines der größten Energieforschungszentren in Europa.

� KIT arbeitet seit über 10 Jahren an verbesserten Energiespei-chermaterialien.

� KIT bündelt die Kompetenz entlang der Wertschöpfung vom Material unter Nutzung modernster Produktionstechnolo-gien bis hin zur Systemgestaltung.

� KIT erarbeitet ganzheitliche Lösungskonzepte für Energie-speicher.

� KIT berät Politik und Gesellschaft zur Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen für Energiespeicher und E-Mobilität.

Das KIT strebt eine weltweit führende Rolle im Themen-schwerpunkt elektrische Energiespeicher an.

Die Forschung am KIT bearbeitet konsequent das Gesamtsys-tem Energiespeicher mit den Komponenten:

� Batterie mit Batterie Management System � Steuer- und Regeleinheiten für Energiespeicher (Storage

Control) � Zentrale Steuerung des Speichersystems mit gekoppelten

erneuerbaren Energiequellen (Central Control System) � Netzanbindung

Für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit verfügt das KIT über ein Simulationstool zur Auslegung der einzelnen Komponenten und daraus resultierend zur Gesamtsystemdimensionierung.

Die verfolgten Ziele orientieren sich an den Marktanforde-rungen für moderne Speichertechnologien.

� Kostenreduzierung der Herstell- und Betriebskosten � Effizienzoptimierung � Erhöhung der Sicherheit � Erhöhung der kalendarischen Lebensdauer von Batterie und

Leistungselektronik sowie der Zyklenlebensdauer � Verbesserung der Einsatztoleranz in Bezug auf Umwelteinflüsse

und Betriebsbedingungen (bspw. Temperatur, Luftfeuchtigkeit) � Verbesserung der Montage- und Wartungsfreundlichkeit � Erhöhung der Zuverlässigkeit

Forschung für den Energiespeicher von morgen

Das Elektrotechnische Institut (ETI) mit der Abteilung Energie-speichersysteme führt im Batterietechnikum des KIT For-schungs- und Entwicklungsarbeiten von der Batterieentwick-lung bis hin zu der Gesamtsystemintegration durch.

Batteriesystementwicklung � Optimierung von Montage und Demontage � Elektrisch hochleitfähige reversible oder irreversible Zellver-

binder � Zuverlässige Steuerung der thermischen Beanspruchung � Optimierte BMS-Algorithmen inklusive Prognose-Software � Innovative und anwendungsorientierte Leistungselektronik

bis auf Zellebene

Gesamtsystemintegration � Zentrale Erfassung aller Subsystemdaten � Zentrale, intelligente Steuerung und Regelung des Gesamt-

systems � Kopplung stationärer Speicher mit Photovoltaik � Leistungselektronik für die Netzintegration von Speichern � Regelung der Netzeinspeisung und Inselbetrieb sowie

Bereitstellung von Netzdienstleistungen � Intelligent verknüpfte Energiesysteme und Sektorkopplung

mit integrierten Energiespeichern � Integration in mobile Anwendungen zur Erhöhung der

Energieeffizienz und Senkung der CO2-Emissionen � Entwicklung von Prototypen und Kleinstserien

Testinfrastruktur � Funktionsvalidierung von stationären Speichern in

modernsten Hardware-in-the-Loop Prüfständen � Über 100 Photovoltaik-Testanlagen, Wechselrichter

verschiedener Hersteller und Lastsimulationen verfügbar � Stromrichtersysteme in verschiedenen Leistungsklassen

sowie Leistungselektronik- und Motorprüfstände � Anlagenverbund mit den Komponenten künftiger Energie-

systeme als Validierungsplattform des Energy Lab 2.0