Energiespeichersysteme

 

Battery Storage Systems

Energiespeicher erlangen immer größere Bedeutung in den Bereichen mobiler Kommunikationsgeräte, Hybrid- und Elektrofahrzeugen oder zur Speicherung von elektrischer Energie in Netzen mit hohem Anteil erneuerbarer Energien.

  • Überblick - Anwendungen Speichersysteme - Überblick Batterietechnologien, Abgrenzung gegenüber nicht-chemischen Speichersystemen, Zentrale Fragestellungen in der Speichersystemtechnik
  • Grundlagen und Begrifflichkeiten in der Batterietechnik - Definition von Strömen und Kapazitäten, Bauformen, Ladeverfahren, Kennlinien, einfaches Batteriemodell, Aufbau einer Batteriezelle, Aufbau einer Batteriebank
  • Grundbegriffe Elektrochemie - Chemisches Rechnen, Thermodynamik, Nebenreaktionen, Kinetik der Elektrodenreaktionen, Alterungseffekte
  • Sekundärbatterien - Blei-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, SuperCaps
  • Batteriemanagement - Ladetechnik - Aufgaben des Batteriemanagements, Netzladegräte, Laderegler (PV-Anlagen), Ladungsausgleichssysteme, Zustandsanzeiger, Thermal Managemen
  • Grundlagen der Batteriemodellierung und von Lebensdauertests
  • Systembeispiele: Speicher in Netzen, Kostenberechnungen für Referenzfälle, Plug-in Hybride, Hybrid- und Elektrofahrzeuge

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Seminar "Batterien, Speicher, Brennstoffzellen und Stromerzeuger" - Schwerpunkt: Energiespeicher

Speicherung von elektrischer Energie ist eine wesentliche Voraussetzung für eine zuverlässige Stromversorgung in mobilen Anwendungen, in Stromnetzen mit hohem Anteil erneuerbarer Energien, in autonomen Stromversorgungen und von Endverbrauchern.

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Energiespeichertechnologien

Die Studierenden sollen eine grundlegende Übersicht und ein fortgeschrittenes Verständnis über verschiedene Energiespeichertechnologien und deren Anwendungsbereiche erwerben.

  • Typische Anwendungsbereiche für elektrische und thermische Energiespeicher (portable Geräte, Consumerprodukte, Industrieprozesse, Solaranlagen, USV, Stromnetze, Fahrzeuge, Traktion, etc.)
  • Thermische Hoch- und Niedertemperaturspeichersysteme
  • Mechanische Speichersysteme für elektrische Energie (Schwungrad, Pumpspeicher, Druckluftspeicher)
  • Elektrische Speicher (Spulen, Kondensatoren, SuperCaps)
  • Elektrochemische Energiespeicher für elektrische Energie – Primärbatterien diverser Technologien
  • Wiederaufladbare elektrochemische Energiespeicher für elektrische Energie (Bleibatterien, Lithium-Ionen- Batterien, NiCd/NiMH, NaS / NaNICl (Hochtemperatur), Redox-Flow-Batterien)
  • Gasspeichersysteme (Wasserstoff, Methan)
  • Klassifizierung von Speichersystemen
  • Effizienzketten und intersektorielle Energiewandlung
  • Wirtschaftlichkeitsberechnungen für verschiedene Anwendungsbereiche

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Ringvorlesung Elektrische Energie aus regenerativen Quellen

Inhalt:

  • Energiebedarf und -angebot, globale Probleme der Energieversorgung
  • Potenzielle erneuerbare Energiequellen
  • Kostenrechnung
  • Photovoltaik: Physikalische Grundlagen, Herstellungsverfahren, Systemtechnik
  • Windkraft
  • Wasserkraft
  • Andere erneuerbare Quellen: Solarthermie, Biomasse, Geothermie etc.
  • Integration erneuerbarer Energien in die Stromversorgung
  • Entwicklungsstand und Perspektiven

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Ringvorlesung Geschäftsstelle Elektromobilität

Die Ringvorlesung Elektromobilität besteht aus wöchentlichen, thematisch unabhängigen Vorträgen durch angehörige der RWTH oder umliegenden Firmen. Die Vortrage spiegeln die Aspekte wieder, die jeweils in der Industrie oder an der Uni gerade aktuell sind. Interessierte Studierende aller Studiengänge sind eingeladen den Vorträgen beizuwohnen. Es besteht keine Anmeldepflicht und es können keine Credits mit dem Besuch verdient werden. Die Veranstaltungssprache ist Deutsch, wobei viele Folien in Englisch gehalten sind.

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Grundgebiete der Elektrotechnik 1 - Einführung in die Schaltungsanalyse

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Industrieller Produktentwicklungsprozess am Beispiel von Batteriesystemen für Hybrid- und Elektrofahrzeugen

Die Vorlesung orientiert sich am Entstehungsprozess einer Batterie. Dabei liegt der Fokus nicht auf den technischen Herausforderungen, sondern es sollen vor allem die organisatorischen und strategischen Vorgänge eines industriellen Entwicklungsprozesses näher beleuchtet werden. Dabei sollen die nachstehenden Abläufe bei der Entstehung einer Batterie vom Konzept bis zur Produktion aufgezeigt und die jeweiligen Themen aufgeführt. Auch wenn als Beispiel hier der Entwicklungsprozess einer Batterie dargestellt wird, so ist es auch zentrales Ziel, diesen Prozess als exemplarisch für Entwicklungsprozesse in der Automobilindustrie zu verstehen.

Produktkonzeption: Requirements, Gesamtkonzept und „key performance parameters (KPI's) (Package, Gewicht, Sicherheit, Kosten, Entwicklungszeit), Lastenhefterstellung, Agree & Disagree-Prozess (Iterationen in der Lastenhefterstellung)

Entwicklung: Produktionsentwicklungsprozess (PEP), V-Model für die Entwicklung, automotive SPICE, IOS 26262, Monitoring am Beispiel von Lithium-Ionen-Zellen: Performance, Alterung, Kosten und Sicherheit (Relevante Kriterien für automotiven Einsatz), Vom Batterie-Lastenheft zum Komponentenlastenheft, Was ist ein BTV? (Verantwortung, Rechte & Pflichten), Testing von Lithium-Ionen-Batterien: Konzeptvalidierung, Designvalidierung, funktionales Testing, Safety-Testing und Lifecycle, Was sind A-, B-, C -und D-Muster und was müssen sie erfüllen?, Patentwesen

Produktionsplanung und Controlling: Design to Cost, Einkaufsprozess, Toleranzenmanagement, Produktionsschritte (z.B. Schweißen vs. Schrauben und der Aufwand von Steckverbindungen), Planung der Produktionsanlagen, Stationen und Mitarbeitern, Aufbau von Produktionslinien, Bedingungen an die Produktionsstätte: Arbeitssicherheit / Klimabedingungen für die Produktion / Sicherheitsrichtlinien und Notfallpläne, Prozess-FMEA

Serienanlauf: Prüfstandstechnik - Sicherstellung eines fehlerfreies Produkts, Hochlauf einer Produktionslinie und deren Optimierung, Schulung der Mitarbeiter

Serienbetreuung: Qualitäts- und Lieferantenmanagement, Produktbetreuung, Befundung / Ausfallanalyse im Feld, Felderfahrung - wie wird das Produkt im Feld verwendet? Waren die Konzepte richtig?

Die Vorlesung wird von Dr. Wilstermann gehalten. Weitere Informationen zum Dozent finde sie hier: Link

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