Elektrische Energiespeichersysteme

Die Arbeitsgruppe „Elektrische Energiespeichersysteme“ ist organisatorisch am Forschungszentrum Energiespeichertechnologien (https://www.est.tu-clausthal.de/) in Goslar im Forschungscluster Systemintegration angesiedelt. Mit dem Institut für Elektrische Energietechnik und Energiesysteme besteht eine fachlich enge Zusammenarbeit.

Im Fokus der Arbeitsgruppe „Elektrische Energiespeichersysteme“ liegt die ganzheitliche Untersuchung von Einsatzmöglichkeiten unterschiedlicher Energiespeichersysteme in stationären und mobilen Anwendungen. Dabei gilt es, unter systemischen Gesichtspunkten Speicher für elektrische Energie auf unterschiedlichsten Zeit- und Größenskalen für die jeweiligen Anwendungsszenarien zu selektieren und zu optimieren bzw. so zu betreiben, dass ein Optimum hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Effektivität und Stabilität des Energieversorgungssystems erreicht werden kann.

Insgesamt reicht das Spektrum der zu betrachtenden Speicher von relativ kleinen leistungsstarken dezentralen Speichern im Zeitbereich weniger Sekunden zur dynamischen Netzstabilisierung und Energieinhalten von einigen Kilowattstunden bis mittelgroßen Speichern mit Energieinhalten im Megawattstundenbereich. Die Technologiespannbreite umfasst dabei reine elektrische Speicher wie Doppelschichtkondesatoren und supraleitende Spulen, mechanische Speichersysteme wie Schwungmassen- und Druckluftspeicher und elektrochemische Speicher und Energiewandler wie Batterien und Brennstoffzellen-/Elektrolyseeinheiten.
Aktuell befasst sich die Arbeitsgruppe Energiespeichersysteme dabei vorrangig mit der Verwendung von Lithium-Ionen Batterien, welche eine Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität und stationäre Speichersysteme zur Sicherstellung der Systemstabilität der Zukunft darstellt.
In der Elektromobilität wird der Schwerpunkt auf Ladeverfahren und die grundsätzliche Skalierbarkeit von Untersuchungen an Laborzellen, Einzelzellen, Modulen und Batteriesystemen gelegt. Die Verwendung von hochdynamischen Lithium-Ionen-Batteriespeichern in Verbindung mit gesteuerten Wechselrichtern kann dazu beitragen, die notwendigen Stabilitätskriterien in elektrischen Energieversorgungsnetzen zukünftig sicherzustellen, indem das dynamisches Gleichgewicht von Energieerzeugung und Energiebedarf gewährleistet wird. Das grundlegende Batterieverständnis wird aus den Anforderungen der unterschiedlichen Projekte durch entsprechende Modellentwicklungen stetig erweitert. Hierdurch können allgemeine Zusammenhänge zur zukünftigen Batterieentwicklung hergestellt werden.