TH Aschaffenburg - University Of Applied Sciences

LeMoStore

LeMoStore: Auslegung, Entwicklung & Aufbau der Umrichterzellen eines modularen Energiespeichers


Im Projekt LeMoStore werden Umrichterzellen entwickelt, die anschließend in den Demonstrator des netzintegrierten, modularen Energiespeichersystems eingesetzt werden. Damit sollen die Vorteile der Modularen Multilevel-Stromrichter Technologie verwertet werden, um sie bei der Integration von Energiespeichern in das elektronische Netz einzusetzen.

Neue Energiespeichersysteme werden für die Energiewende benötigt
Photovoltaik-Module und Batteriespeicher im Energy Lab 2.0 am KIT Campus Nord (Foto: Walter Frasch/KIT)

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Johannes Teigelkötter
Hochschule: Technische Hochschule Aschaffenburg
Forschungsschwerpunkt: Intelligent Systems
Projektlaufzeit: 01.03.2021-29.02.2024

IntelligentSystems   ElectronicsElectricDrives   CleanTech   Prof.Dr.-Ing.Teigelkötter

Hintergrund

Neue Energiespeichersysteme sind notwendig, um die Energiewende in Deutschland zu gestalten. Auch die TH Aschaffenburg unterstützt mit ihrer Expertise die Entwicklung und Erprobung solch neuer Energiespeichersysteme.

Modulare Multilevel-Stromrichter (Modular Multilevel Converter, kurz: MMC) besitzen gegenüber anderen Stromrichtertopologien Vorteile (z.B. geringe Netzrückwirkungen, filterloser Betrieb, Vermeidung von Resonanzen, unkritisches Fehlverhalten) und diverse Optionen für die Kopplung von Energiespeichern, -erzeugern und –verbrauchern. Die MMC-Technologie kann dabei unterstützen, die Qualität und Stabilität des Netzes durch die Bereitstellung von Wirk- und Blindleistung, Kompensation von Harmonischen, Phasensymmetrierung, Bereitstellung von Kurzschlussleistungen oder Inselnetzfähigkeit zu erhöhen.

Das Projekt LeMoreStore hat zum Ziel, die Vorteile und Eigenschaften der MMC-Technologie zu verwerten, um sie bei der Integration von Energiespeichern in das elektronische Netz einzusetzen. So soll ein Demonstrator entwickelt werden, der auf einem Modular Multilevel Converter basiert. Die TH Aschaffenburg beteiligt sich am Gesamtvorhaben mit dem Teilvorhaben „Auslegung, Entwicklung und Aufbau der Umrichterzellen eines modularen Energiespeichers“.


Ziele

Ziel des Projekts ist es, leistungselektronische Umrichterzellen für den Demonstrator des netzintegrierten, modularen Energiespeichersystems zu entwickeln. Aufbauend auf den Batteriezellen werden eine Anbindung an die Leistungselektronik und für die Entwärmung der Umrichterzelle erarbeitet. Danach folgt die Entwicklung der leistungselektronischen Schaltung, die auf eine hohe Lebensdauer ausgerichtet ist. Die Umrichterzellen, die im Projekt entwickelt werden, werden mit Batteriespeichern versehen und zu einem Demonstrator am KIT aufgebaut.


Methoden

Zu Beginn werden die Anforderungen für die zukünftigen Einsatzbereiche des kombinierten Stromrichter-Speichersystems klassifiziert und die sicherheitsrelevanten Vorschriften erarbeitet. Danach folgt die Auswahl und Modellierung der Batteriezellen. Die generierten Energie- und Leistungszellen werden anschließend für den Betrieb in den Batteriemodulen des Demonstrators getestet und qualifiziert. Im darauffolgenden Schritt werden die Batteriemodule ausgewählt und bewertet.

Für eine effiziente Bewertung wird an einem neuartgien Bewertungsverfahren geforscht, das es ermöglicht, verschiedene Systeme miteinander zu vergleichen. Es erfolgt eine Charakterisierung der Batteriemodule.

Der nächste Schritt beinhaltet die Auswahl einer für den Demonstrator passende Schaltungsvariante. Danach folgt die Auslegung und Entwicklung der Umrichterzellen. Diese werden anschließend getestet bis diese für den Demonstrator einsatzbereit sind. Im letzten Schritt wird der Demonstrator des integrierten Speicher-Umrichtersytems aufgebaut. Dabei werden die entwickelten Batteriemodule bzw. Umrichterzellen genutzt. Anschließend wird der Demonstrator am Campus Nord des KIT in Betrieb genommen und die Funktionsweise des neuartigen MMC-basierten Stromrichter-Speichersystems validiert und verifiziert.

Grafik des Energiespeichers aus dem Projekt LeMoStore der TH AB und dem KIT
Grafik: Lars Leister/ KIT


Projektteilnehmende

BMZ GmbH
KION Group
Batemo GmbH
Hottinger Brüel & Kjaer GmbH (HBK)
TH Aschaffenburg
Karlsruher Institut für Technologie
Mainsite GmbH & Co. KG
Linde Material Handling GmbH


Förderung

Bundesministerium für Wirtschaft & Energie (BMWI)


Kooperationen

Sie forschen als Professorin oder Professor, als Promovierende oder Promovierender oder als Studentin oder Student an einem ähnlichen Thema? Wir freuen uns, gemeinsames Kooperationspotenzial zu ermitteln. Bitte kontaktieren Sie Prof. Dr.-Ing. Teigelkötter per Telefon (+49 6021/4206-809) oder per Mail an Johannes.Teigelkötter@th-ab.de.

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