Anmelden
Batterieprüfstand am Campus Eberhard-Finckh-Straße
Energiespeicher und Brennstoffzellen
Skip Navigation LinksHochschule UlmDEForschung an der Hochschule UlmEnergiespeicher und Brennstoffzellen

Energiespeicher und Brennstoffzellen

​Die Speicherung von Energie ist ein Schlüsselelement unserer zukünftigen Energieversorgung, auf dem Weg von fossilen Energieträgern hin zu regenerativen Energieträgern. Die Hochschule Ulm beschäftigt sich im Institut Energie- und Antriebstechnik intensiv mit verschiedenen elektrischen und thermischen Speichertechnologien.

Brennstoffzellen haben das Potential, ein Baustein der zukünftigen Energieversorgung zu sein. Die Hochschule Ulm beschäftigt sich mit Fragestellungen der Analyse und Integration dieser Technologie in stationäre und mobile Anwendungen.

Der Fachbereich beschäftigt sich in Lehre und Forschung mit neuen Speichersystemen für elektrische und thermische Energie. Dabei werden Speichertechnologien analysiert, optimiert und in ein Speichersystem integriert.

Elektrochemische Speicher
Im Bereich elektrochemischer Speicher werden die Eigenschaften wie z.B. das Betriebsverhalten unter bestimmten Rahmenbedingungen oder das Alterungsverhalten von Speicherzellen identifiziert. Schwerpunkt bildet die Zellanalyse durch künstliche und reale Zyklen unter definierten klimatischen Bedingungen. Dabei werden die Dilatation der Zelle, Veränderungen des Impedanzspektrums als auch postmortale Oberflächenveränderungen der Elektroden analysiert.

Die Ergebnisse werden auf die optimale Auslegung und Management von Batteriesystemen übertragen. Die Analyse des Betriebsverhaltens von Speichersystemen in ihrer realen Umgebung ist ein Schwerpunkt weiterer Forschungsarbeiten.

Thermische Speicher
Im Bereich thermischer Speicher werden Fragestellungen zu Speicheraufbau, Wirkungsgradoptimierung und Stillstandsverlusten, sowie der optimalen Integration des Speichers in das Gesamtsystem bearbeitet.

Dabei werden von sensiblen und latenten Speichern Messungen, Analysen, Modelle gebildet und Simulationen durchgeführt.

Brennstoffzellen
Die Hochschule Ulm beschäftigt sich mit der optimierten Integration von Brennstoffzellen in stationäre und mobile Anwendungen. Schwerpunkt bilden die Langzeitanalyse des Betriebsverhaltens und der Entwurf optimierter Managementsysteme.

Aktuell wird an folgenden Themen gearbeitet:
  • Analyse von Betriebs- und Alterungseffekten neuer Lithium Speicher
  • Thermische Analyse und Optimierung von Batteriemodulen
  • Modellbildung von Batteriesystemen zur solaren Stromversorgung von Wohngebäuden
  • Modellbildung eines Schichtlanzenspeichers zur solaren Wärmeversorgung von Wohngebäuden
  • Energetisches Management thermischer Speicher
  • Optimierte Integration von Schichtspeichern für verschiedene Gebäudetypologien
  • Einfluss realer Fahrzyklen auf das Alterungs- und Betriebsverhalten von Brennstoffzellen
  • Optimale Betriebsführung einer stationären Brennstoffzelle
  • Langzeitanalyse einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle in stationärer Anwendung
  • Mobile Energieversorgung eines ATVs (all-terrain vehicle) für kommunale Anwendungen (z.B. in botanischen Gärten) durch eine Brennstoffzelle
Ansprechpartner:
Institut für Energie- und Antriebstechnik

Aktuelle Projekte


Abgeschlossene Projekte

Leise und sauber: Brennstoffzellen für kommunale Anwendungen, Kleintraktor usw.

Projektleiter: Prof. Dr. Hubert Mantz, Prof. Dr. Walter Commerell
Projektlaufzeit: 01.06.2016 - 31.10.2017

Projektbeschreibung:
Zusammen mit dem Botanischen Garten der Universität Ulm und dem ZSW werden von der HSU im Projekt ”Leise und sauber: Brennstoffzellen für kommunale Anwendungen” emissionsfreie Konzepte fur die Energieversorgung im Gartenbau entwickelt und umgesetzt. Bei herkömmlichen Elektrofahrzeugen sind dabei im regulären Betrieb die engen Grenzen der Batteriekapazität erkennbar. Ein wasserstoffbetriebenes BrennstoffzellenFahrzeug verbessert hingegen - auch unter harten Praxisbedingungen - die Reichweite erheblich, lässt sich deutlich schneller betanken und kann zudem als leistungsfähiger mobiler Stromlieferant fur den Betrieb elektrischer Geräte eingesetzt werden. Aufbauend auf der Ermittlung des mobilen Leistungsbedarfs im Botanischen Garten und in der Stadt Ulm soll ein Brennstoffzellen-System geplant, umgesetzt und in ein sog. ATV (all-terrain  vehicle)  integriert werden.


Intelligentes Heimenergiemanagement iHEM

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Mengedoht; Prof. Dr. Walter Commerell
Projektlaufzeit: 01.07.2014 - 31.12.2017

Projektbeschreibung:

In Zeiten eines Energieversorgungsnetzes, das zunehmend erneuerbare Energien integriert, ist es von großer Bedeutung, diese Energiequellen in ihrer Gesamtheit zu betrachten und passende Lösungen für eine zuverlässige und nachhaltige Energieversorgung im Gebäudebereich zu entwickeln. Das Projekt iHEM setzt hierbei konkret auf Photovoltaik und Solarthermie im Zusammenspiel mit einer Mikro-KWK und Speichern für thermische sowie elektrische Energie im Privathaushalt. Es werden dazu komplexe Simulationsmodelle von Bestandsgebäuden und Neubauten entwickelt. Durch die Verknüpfung eines Gebäudesimulationsmodells mit weiteren Modellen, wie z.B. Solarthermie- und PV-Anlage, Wärmespeicher, Akku, Brennstoffzelle, etc. zu einer Gesamtsystemsimulation, ist unter Angabe  eines  definierten  Szenarios  und  zugehörigen Betriebsmodus  das  Energieversorgungssystem dimensionierbar. Weiter können durch die Simulation Kennzahlen wie z.B. Autarkie- und Eigenverbrauchsquote ermittelt werden, die den Vergleich sowie Benchmarking verschiedenster Energiesystem-Konstellationen ermöglichen. In diesem Kontext wird in Ehingen an der Donau ein Demonstratorsystem bestehend aus Wärme- und Stromspeicher, Solarthermie- und PV-Anlage zusammen mit einer Mikro-KWK (Brennstoffzelle) aufgebaut und durch ein umfangreiches Monitoring System ergänzt.


Veröffentlichungen

  • V. Späth, D. Stakic, C. Günther, R. Kuhn, H. Döring, W. Commerell: Simulationsgestützte Auslegung von Batteriesystemen für autarke Energieversorgungsanlagen, 18. DESIGN&ELEKTRONIK-Entwicklerforum Batterien & Ladekonzepte, 2011 München
  • B. Riegel, P. Nemec-Losert, K. Nikolowski, W. Commerell, A. Zimmermann, V. Späth: HyLis Hybridisierung von Li-Ionen Batterien für Off-Grid Anwendungen mit fluktuierendem Betrieb, VDI-Konferenz Elektrische Energiespeicher Stationäre Anwendungen und Industriebatterien, Wiesbaden, 2011
  • W. Commerell, S. Andrä, R. Müller, M. Schneider, V. Späth, David Stakic, B. Riegel, P. Nemec-Losert, K. Nikolowski: Hybrid Storage System in Rural Electrification and Industrial Applications, 2nd Symposium Small PV-Applications, Ulm, 2011
  • B. Riegel, P. Nemec-Losert, W. Commerell, A. Zimmermann, V. Späth: Hybridisation of lead-acid and lithium ion batteries for off-grid stationary applications, Battery Conference & Exhibition, Paris France 2012
  • Walter Commerell, Rudy Müller: Solar System with Hybrid Storage, New Energy Forum, Guangzhou, China, 2012
  • Commerell, W.; Müller, R., "Energy Storages for Small PV Applications," Small PV-Applications Conference, 2015, Munich
  • Sebastian, S.; Commerell, W.; Ebrahimi, K.., " MULTI-DOMAIN SIMULATION OF HYBRID DIESEL-DRIVEN RAILWAY VEHICLES AND COMPARISON OF ELECTRICAL ENERGY STORAGE SYSTEMS," The Stephenson Conference – Research for Railways, 2015, London
  • Commerell, W.; Müller, R., "Life Time Costs in Solar Home Systems", 3rd International Conference on the Developments in Renewable Energy Technology, 2014, Dhaka
  • Szilárd Dombi, Walter Commerell, Hubert Mantz, Ferenc Lezsovits, “Cross-boundary Simulations of Fuel Cells”, in: Tikhomirov, D. (2016): Tagungsband Workshop ASIM STS/GMMS 2016 Lippstadt, AM158 AR51, ISSN/ISBN Print: 978-3-901608-48-3m p. 255-257
  • Markus Schwientek, Peter Küber, Joachim Scholta, Hubert Mantz, Florian Wilhelm, „Mobile data logging system for fuel cell stacks for automotive applications“, Proceedings of the 15th Ulm Electrochemical Talks, 2016.
  • Commerell, W.; „Funktionale Sicherheit (ISO 26262) und Simulation“, Tagungsband der ASIM Fachtagung Simulation Technischer Systeme und Grundlagen in Modellbildung und Simulation, 2017, Ulm, ISBN 978-3-901608-50-6, p. 183-186
  • Mengedoht, Gerhard; Stern, Katharina, Poster über den Projektanteil der Hochschule Ulm am iHEM Forschungsprojekt anlässlich vom 1. Kongress "ENERGIEWENDEBAUEN - Forschung zu effizienten Technologien und intelligenten Konzepten für die Strom- und Wärmewende" in Berlin vom 30. - 31.01.2017
  • Mengedoht, G.; Commerell, W.; Schmidt, S.; Tuzcu, M.; “Gebäudesimulationen für ein Heimenergiemanagement im Kontext zu verschiedenen Gebäudetypologien mit Solarenergienutzung”, Tagungsband der ASIM Fachtagung Simulation Technischer Systeme und Grundlagen in Modellbildung und Simulation, 2017, Ulm, ISBN 978-3-901608-50-6, p. 222-224
  • Narayanan, M., Mengedoht, G., Commerell, W.; „Design of simulation model for novel solar thermal storage tank“, Tagungsband der ASIM Fachtagung Simulation Technischer Systeme und Grundlagen in Modellbildung und Simulation, 2017, Ulm, ISBN 978-3-901608-50-6, p. 18-23​



Quicklinks