Energy efficiency increase of a vanadium redox flow battery with a power-based model

Kleinsteinberg, Björn; Sauer, Dirk Uwe (Thesis advisor); Doetsch, Christian (Thesis advisor)

Aachen : ISEA (2019, 2020)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge des ISEA 136
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (vi, 163 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

In dieser Arbeit werden die Gesamtwirkungsgrade einer Vanadium-Redox-Flow-Batterie in unterschiedlichen Anwendungen untersucht. Einfache Modelle der Vanadium-Redox-Flow-Batterie führen zu einem idealen Wirkungsgrad, der die in Anwendungen beobachteten Wirkungsgraden übersteigt, ebenso wie die Wirkungsgrade in den Datenblättern des Herstellers. Das entwickelte Modell erklärt die Ursache dieser Diskrepanz durch Betrachtung unterschiedlicher Lastprofile. Zur Parametrierung der Modellkomponenten werden experimentelle Daten herangezogen. Die Modellierung des Stacks mittels Nernst-Gleichung beinhaltet Ungenauigkeiten, welche empirisch minimiert wurden. Das Verhalten in Lastpausen und die Analyse des Crossovers innerhalb des Stacks bei verschiedenen Ladezuständen zeigen Möglichkeiten der Optimierung der Betriebsstrategie. Die individuelle Auslegung des Energiespeichers für jede Anwendung kann den Gesamtwirkungsgrad steigern. Hierfür wurde ein modularer Aufbau des Energiespeichers mit optimierter Dimensionierung der Komponenten modelliert und simuliert.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik [618310]
• Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614500]