BaPoBs

Batteriealterung und Pareto-optimale Betriebsstrategie

Prof. Dr.-Ing. Oliver Bohlen, Prof. Dr. Herbert Palm

In vielen alltäglichen Anwendungen sind Lithium-Ionen-Batterien nicht mehr wegzudenken. Neben dem Einsatz in der Elektromobilität werden zunehmend auch sehr große Batteriespeicher in der Energieversorgung und -verteilung eingesetzt und können dort vielfältige Aufgaben wie die Bereitstellung von Regelleitung, die Reduzierung von Spitzenleistungen oder der Erhöhung der Eigenverbrauchsquote durch regenerative Stromerzeuger eingesetzt werden. Eine große Herausforderung sowohl bei der Planung als auch beim Betrieb dieser Anlagen stellt das Alterungsverhalten dieser Energiespeicher dar. Zwar existieren mittlerweile gute Modelle, die beschrieben, wie Leistungs- und Speicherfähigkeit durch Einflüsse wie Lade-Entladezyklen, Temperatur und Ladezustand beeinflusst werden, die Parametrierung dieser Modelle erfordert jedoch bislang sehr umfangreiche und langwierige Messungen. Zudem wird heute auf das Alterungsverhalten im Betrieb kaum eingewirkt, da die Betriebsstrategie meist auf die Einhaltung der Betriebsgrenzen und die Erfüllung der Leistungsanforderungen begrenzt ist.

Ziel des Projektes BaPoBs ist es daher, grundlegend neue Methoden und Techniken zur effizienten Charakterisierung der Alterung Batterie-elektrischer Speicher zu entwickeln und Wege zu demonstrieren, wie diese Ergebnisse für die multikriteriell optimierte Betriebsführung von Anlagen mit Batterie-elektrischen Speichern – insbesondere im Trade-off zwischen technischen und ökonomischen Zielgrößen – nutzbar sind. Die Arbeiten reichen hierbei von theoretischen Vorstudien bis hin zur experimentellen Validierung der Ziele. In Summe soll ein im Laborbetrieb belegter, wesentlicher technischer und wirtschaftlicher Beitrag zur Nutzung Batterie-elektrischer Speicher über deren Lebenszyklus in nachhaltigen Energiesystemen geschaffen werden.

Methodisch soll im BaPoBs-Projektrahmen erstmals bei Batteriespeichern der Ansatz einer auf einer direkten Suchstrategie basierenden Hyper-Space-Exploration (HSE) zum Einsatz kommen. Dieser Ansatz verspricht bei einer deutlich reduzierten Anzahl einzelner Experimente eine qualitativ gesteigerte, Pareto-optimale, multikriterielle Optimierung sowohl der der Bedatung von Batteriealterungsmodellen als auch einer einer darauf basierenden Betriebsstrategie zu erreichen.

Die Hochschule München arbeitet in diesem Projekt eng mit den Partners Siemens und Intilion zusammen, die über langjährige Erfahrungen in der Entwicklung und dem Betrieb von großen Energiespeicheranlagen verfügen.

Projektmitarbeiter

• Florian Schaeufl
• Florian Ströbl
• Inken Zschunke
• (Markus Mühlbauer)

Allgemeine Informationen zum Projekt:

• Laufzeit: 1.12.2020 - 33.03.2024
• Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi
• Projektträger: Projektträger Jülich, PtJ
• Projektdatenbank: Enargus

Projektpartner:

• Intilion GmbH
• Siemens AG