Superkondensatoren zur Lebensdaueroptimierung von Batterie-Hybridspeichersystemen - Auslegungsmethoden und Regelungsalgorithmen

Abstract

Im Jahr 2021 hat sich Skeleton Technologies mit der AVL Deutschland GmbH und dem Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) im Verbundvorhaben SuKoBa zusammengeschlossen, um quantitative Antworten auf die Kosten-Nutzen-Fragen von Hybridsystemen aus Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren zu erhalten. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Forschungsprojekts SuKoBa hat sich das Konsortium zum Ziel gesetzt, anwendungsübergreifende Methoden und Werkzeuge für die Entwicklung und Optimierung hybrider Speichersysteme zu entwickeln. Das übergeordnete Ziel bestand darin, Hybridbatteriesysteme für den Einsatz in Hochleistungsanwendungen zu öffnen, was bisher nicht möglich war. Das Konsortium hat eine Software-Toolbox entwickelt, mit der die lebensdauer- und kostenoptimale Kombination von Skeleton-Superkondensatoren und LIBs (z. B. NMC) für ein bestimmtes Systemdesign und Betriebsszenario ermittelt werden kann. Die ermittelte Kombination könnte dann in einem skalierbaren Demonstrator mit realen Daten validiert werden. Datei-Upload durch TIB In the project, SUKOBA, Skeleton Technologies together with the Fraunhofer IEE and AVL Deutschland GmbH have developed a software toolbox to size and design hybrid energy storage systems. The toolbox allows to determine the lifetime- and cost-optimal combination of Skeleton’s supercapacitors and a LiB (e.g., NMC) for a given system design and operational scenario. The determined combination can then be validated in a scalable demonstrator with real life data. For peak-shaving and recuperation in a mining truck a battery lifetime extension of 20% by a hybrid system compared to a standalone battery at a competitive price was demonstrated. Both the demonstrator and the software toolbox were designed in a flexible way, so that new trends in batteries, supercapacitors and power electronics can be integrated.