Titelaufnahme

Titel
Lebensdaueranalyse von Speichern in Mikronetzen / von Peter Vass
VerfasserVass, Peter
Begutachter / BegutachterinBrauner, Günther
Erschienen2011
Umfang98 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Lebensdauer / Batterie / Alterung / Lithium-Ion / Bleibatterie / Inselnetz
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-43697 Persistent Identifier (URN)
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Lebensdaueranalyse von Speichern in Mikronetzen [2.01 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Der Anspruch auf eine regenerative und emissionsfreie Energieversorgung und Mobilität vergrößert die Bedeutung der Energiespeicherung. Mit Hilfe der Energiespeicherung können die Erzeugung und der Verbrauch zeitlich voneinander getrennt werden. Die zwei großen Anwendungsgebiete der Energiespeicher sind die dezentrale bzw. autonome Energieversorgung und die Elektromobilität. Für diese Zwecke stehen viele Speicherarten zur Verfügung. Die Skala im Hinblick auf die gespeicherte Energiemenge beginnt mit der Superkapazität und reicht bis zum Pumpspeicherkraftwerk. Die Auswahl der richtigen Lösung erfordert eine genaue Planung und Fachkenntnis.

Im Rahmen dieser Arbeit wird versucht einen Überblick über die Alterung der chemischen Speicher im Inselnetzbetrieb mit regenerativen Energiequellen zu geben. Während der Planung solcher Batteriesysteme liegen meistens verschiedene Lastgänge und regenerative Erzeugungskurven vor, mit deren Hilfe man die Speichergröße der Batterie bemessen kann.

Die Messwerte liegen meistens in Viertelstundenwerten vor. Die Hauptzielsetzung dieser Arbeit ist genau diesen Einfluss der Zeitintervalle und den damit verbundenen Mittelwertbildungen zu untersuchen. Es wird angenommen, dass die groben Intervalle (Stunden- und Viertelstundenwerte) solche Sprünge nicht beinhalten, die aber die Alterung sehr wohl beeinflussen.

Um diese Effekte zu untersuchen, wurde mir die Diplomarbeit des Kollegen DI Andreas Bauer zur Verfügung gestellt. Im Zuge der Arbeit wurde ein Lithium-Ion-Batteriemodell entwickelt. Mit Hilfe des Modells kann man die Alterung untersuchen, die auf der Zyklenzahl basiert. Das Modell wurde unverändert verwendet und eine grafische Oberfläche zur einfachen Bedienung dazu entwickelt. Schließlich wurde das Modell mit tatsächlich gemessenen Werten beaufschlagt, um die Alterungseffekte zu untersuchen.

Als Konsequenz stellt sich heraus, dass die Dimensionierung solcher Batterieanlagen komplex ist. Noch vor der Dimensionierung sollten alle relevanten Daten bezüglich der Beanspruchung der Batterie betrachtet werden. Dementsprechend muss man die Batterie zum Beispiel oft aufgrund der hohen Zyklenzahl oder der hohen Ströme überdimensionieren. Natürlich darf man einen wesentlichen Faktor, nämlich die Kosten, nie vergessen.

Zusammenfassung (Englisch)

The energy storage gains in importance because of the demand on renewable and emissions-free power generation and mobility. By the help of the energy storage the power supply and demand can be separated temporally. The two main application of the energy storage are the autonomous power supplying and the electro mobility. For these purposes very high number of storage technology are available. The selection of the right technology requires accurate planning and knowledge.

This work is trying to give an overview of the aging mechanisms of chemical energy storages operating in island power grid with renewable energy supplying. During the planning load and renewable generation curves are available to rate the capacity of the battery. The time interval of this curves are almost 15 minutes. The goal setting of this work is to analyze the effect of the various time spans. It is assumed that higher time spans don't contain the energy fluctuations and jumps which influence the ageing.

To analyze these effects the diploma thesis from colleague DI Andreas Bauer was used. As part of the work a lithium-ion battery model was developed. By the help of this model the ageing can be simulated which is based on the number of the cycles. The model was applied without any modification and a graphical user interface was developed. Finally the model was tested with real-measured curves to analyze the ageing mechanisms.

It turns out that the dimensioning of the battery is complex. Before the dimensioning all data have to be analyzed in terms of operation stress.

Accordingly the battery has to be oversized often because of the high number of cycles and the high currents. The costs should be considered during the planning, too.