Competence E: Integrierte Entwicklung von elektrischen Energiespeichern

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1 Competence E: Integrierte Entwicklung von elektrischen Energiespeichern Competence E 1 Competence E KIT Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 KIT in Zahlen Mitarbeiter Studierende Professoren Campus Nord Millionen Euro Jahresbudget Campus Süd Stand: Nov Competence E

3 Herausforderungen durch gesellschaftlichen und technologischen Wandel Klimaschutzziele Umbau der Energieversorgung Senkung lokaler Emissionen E-Mobilität Stationäre Energiespeicher 3 Competence E

4 Systemkompetenz über die Wertschöpfungskette Kosteneffektives Produktdesign und Produktionstechnologien Material Zelle Batterie Inverter /WR Gesamt- System Hochenergie-Materialien Kompakte Zelldesigns Modulare Batteriedesigns Optimierte Fertigungsverfahren Anforderungen der Energiewende, Wirtschaftlichkeit der Anwendungen 4 Competence E

5 Entwicklung von Hochenergie-Materialien Verdopplung der Energiedichte mit Carbon Eisen 5 Competence E

6 Neue Fertigungsverfahren für Elektroden Kostenoptimierte Fertigungstechnologien für neue Elektroden 6 Competence E

7 Entwicklung von leistungsfähigen Li-Ionen Pouchzellen (bis 20 Ah) und Laborzellen Bau von Prototypen und Kleinserien Entwicklung von Elektrolyten und Elektroden Validierung neuer Rohstoffe und Herstellungsprozesse Klärung von Ausfallmechanismen mit forcierten Zellfehlern 7 Competence E

8 Hochpräzise Zelltests als Basis für die Entwicklungen Marktscreening state-of-the-art Zellen und Performance-Analysen Post-mortem Analysen Sicherheitsbewertungen 8 Competence E

9 Modulare Batteriekonzepte 9 Competence E

10 Kosteneffektive und neuartige Produktdesigns 10 Competence E

11 Kostengünstige Produktionsprozesse 11 Competence E

12 Fortschrittliche Produktionsstrategien 12 Competence E

13 Wirtschaftliche Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ein Beitrag zur Energiewende 13 Competence E

14 KIT-Pilotsysteme mit verschiedenen Industriepartnern Zwei verschiedene Systeme zur Identifizierung von dem besten System für verschiedene Applikationen Vorteilen und Nachteilen AC-gekoppeltes System DC-gekoppeltes System 14 Competence E

15 Energiesystemdesign in AC-Kopplung Windturbine M... Meteorologische Daten, Steuersignale vom Netzbetreiber, DC-Bus Biogas, Wasserkraft,... CCU L1 L2 L3 N 15 Competence E

16 Energiesystemdesign in DC-Kopplung PV Wind Batterie Weitere Erneuerbare M... Meteorologische Daten, Steuersignale vom Netzbetreiber,... BMS... DC-Bus Biogas, Wasserkraft,... CCU LGC DC-Zwischenkreis L1 L2 L3 N 16 Competence E

17 Wirtschaftliche Anwendung: Pilotanlage am KIT - PV und Speicher (BESS 50) Wechselrichter 250 kwp Batterie 50 kwh PV-Anlage 36 kwp 17 Competence E

18 PV-Speichersystem am HIU Ulm zur Eigenbedarfsdeckung Personenidentität von Betreiber und Verbraucher Unmittelbarer räumlicher Zusammenhang ohne öffentliches Netz Deckung bzw. Erhöhung des Eigenenergieverbrauchs, Kappung von Bezugsspitzen Batterie-Container: Batterie 76 kwh, WR 60 kwp PV-Anlage 31 kwp Inbetriebnahme Mai 2015, geplante Eigenbedarfsdeckung: 10 % 18 Competence E

19 Last/Erzeugung Intelligentes Energiemanagement durch KIT-Steuersoftware kw Verbrauch PV Autarke Steuerung des PV-Batteriespeicher-Systems laden entladen Unabhängigkeit von externen Wetterprognosen: Software ist somit für jeden Standort weltweit einsetzbar Verlängerung der Lebensdauer der Batterien durch eine optimale und schonende Betriebsweise der Batterien 19 Competence E

20 Experimentelle Validierung im 1 MW Solarspeicherpark Über 100 Photovoltaik-Testanlagen, Wechselrichter verschiedenster Hersteller, Anschlüsse für 18 unterschiedliche Batterien 20 Competence E

21 Funktionsvalidierung in modernsten Hardware-in-the-Loop Prüfständen 21 Competence E

22 Windturbine optimiert für Schwachwindgebiete Ergänzung der PV-Anlage in Wintermonaten Tests im hauseigenen Windkanal 22 Competence E

23 Verwertungs- und Kooperationskonzept Lizenznahmen auf Patente, Produkte und Produktionstechnologien Bilaterale Projekte unter Nutzung von Background-IP Ergebnistransfer in Mittelstand über ZIM-Projekte Joint/Venture und Ausgründungen Leitmotive: Konkrete Systemlösungen in Applikation validieren Konzentration auf das mittelfristig Machbare Mittelständische Zulieferer und Anlagenbauer aktivieren Technologieoffenheit und diskriminierungsfreien Zugang erhalten 23 Competence E

24 Kontakt Projekt Competence E Karlsruher Institut für Technologie Tel Mail: 24 Competence E

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