Fraunhofer ISE slavnostně otevírá nové výzkumné centrum pro baterie

Vývoj nových bateriových technologií v laboratoři pevných článků. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Vývoj nových bateriových technologií v laboratoři pevných článků. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter

Práce na rukávové skříni v laboratoři pevnolátkových baterií. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter / Práce u jedné z rukávových skříní v laboratoři pevnolátkových baterií. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

S hybridním uložištěm a fotovoltaickou soustavou pro vývoj nových provozních strategií slouží samotná budova jako „Living-Lab“. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter / S fotovoltaickým hybridním systémem ukládání energie slouží samotná budova jako živé laboratoř pro vývoj nových provozních strategií. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

Test nových elektrod. © Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter / Testování nových typů elektrod. © Fraunhofer ISE / foto: Michael Spiegelhalter

V laboratoři pro testy baterií mohou být také prováděny destruktivní testy. Starosta Martin Horn (vpravo) sleduje tiskovou konferenci k tématu zneužívání společně s ředitelem ústavu Hans-Martinem Henningem (vlevo). © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner / V laboratoři pro testy baterií je možné provádět i destruktivní zkoušky. Starosta Martin Horn (vpravo) sleduje tiskovou konferenci o zneužívání společně s ředitelem ústavu Hans-Martinem Henningem (vlevo). © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Více než sto hostů se zúčastnilo slavnostního otevření nového „Centra pro elektrické ukládání energie“. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Ministrský ředitel Michael Kleiner z Ministerstva hospodářství, práce a turismu Bádenska-Württemberska přednesl uvítací řeč na slavnostním zahájení. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner / Ministrský ředitel Michael Kleiner z Ministerstva hospodářství, práce a turismu Bádenska-Württemberska přednesl uvítací řeč na slavnostním zahájení. © Fraunhofer ISE / foto: Simon Leisner

Batérie jsou klíčovou součástí úspěšného přechodu na udržitelnou energii – ať už pro elektrifikaci dopravy, stabilizaci elektrické sítě nebo vyrovnávání kolísání zelené energie. Fraunhoferův institut pro solární energetické systémy ISE již léta zkoumá celý hodnotový řetězec baterií. S jeho novým „Centrem pro elektrické energetické uložiště“, které je dnes slavnostně otevřeno, má nyní k dispozici nejmodernější laboratoře pro mezinárodní špičkový výzkum. Hlavním tématem současného výzkumu je zlepšení udržitelnosti, bezpečnosti a výkonu bateriových uložišť.

V novém kompetenčním centru v průmyslové zóně Haid ve Freiburgu bude Fraunhofer ISE na více než 3 700 metrech čtverečních laboratoří zkoumat inovativní bateriové materiály a články, vyvíjet optimalizovaná řešení pro bateriové systémy, podporovat jejich integraci do různých aplikací a provádět komplexní kontrolní testy kvality baterií. Se svým centrem nabízí Fraunhofer ISE vývojové a zkušební služby z jednoho zdroje pro široké spektrum zákazníků od výrobců materiálů a baterií přes strojírenské firmy až po integrátory a provozovatele pro použití v elektromobilitě nebo jako stacionární uložiště. Institut také spolupracuje s průmyslovými partnery na recyklaci a otázkách možností dalšího využití vyřazených baterií (2nd Life).

Centrum bylo financováno Ministerstvem školství a výzkumu Německa (BMBF) a Bádensko-Württemberským ministerstvem hospodářství, práce a turistiky, které přispěly každý devíti miliony eur. „Jsme vděční za tuto podporu, díky níž jsme mohli vybudovat výzkumnou infrastrukturu s nejmodernějšími charakterizačními přístroji, průmyslově orientovanými procesními zařízeními a jedinečnými prostorami. Umožňuje nám prakticky orientovaný vývoj nových materiálů, technologií, výrobních procesů a aplikací společně s našimi průmyslovými partnery nebo ve spolupráci s Fraunhoferovou výzkumnou výrobou bateriových článků,“ vysvětluje ředitel institutu prof. Hans-Martin Henning.

Budova sama slouží výzkumu jako „Living-Lab“: V projektu „Haid-Power“, který byl financován spolkovým zemím Bádensko-Württembersko částkou tří milionů eur, bylo centrum vybaveno modulárním hybridním bateriovým uložištěm s kapacitou 836 kWh, které společně s fotovoltaickou elektrárnou o výkonu 850 kilowattů na ploché střeše podporuje energetické zásobování budovy. Za reálných provozních podmínek lze tak testovat bateriově řízená řešení pro komerční a průmyslové použití a nové provozní strategie, například inteligentní řízení zátěže. V rámci projektu financovaného BMBF „ecoLEPuS“ je instalována rychlonabíjecí stanice s akumulačním systémem, která má otestovat použití baterií z druhého života v vysokovýkonných aplikacích.

Hlavní témata výzkumu: udržitelnost, bezpečnost, výkon

V rámci přechodu na udržitelnou energii bude v Německu do roku 2045 podle scénáře nainstalováno mezi 300 a 800 gigawatthodinami stacionárních bateriových uložišť. Proto se Fraunhofer ISE ve svém výzkumu zaměřuje na udržitelnost baterií, počínaje alternativními materiály k lithiu, přes vývoj udržitelných výrobních procesů, až po využití druhého života a recyklaci na konci životnosti. V aktuálním projektu „PRONTO“ například výzkumníci pracují na technologii sodíkových iontových baterií, která se vyhýbá kritickým surovinám a může být vyráběna v Bádensku-Württembersku.

S rychlým rozvojem trhu s bateriemi, jak pro mobilní, tak i stacionární aplikace, roste také potřeba vyšetřování a testování bateriových článků a systémů. Snížením nákladů a zvýšením výkonu lze také odemknout rostoucí počet možností použití elektrických uložišť energie. I zde vědci pracují na celé řetězci od materiálů po provozní řízení, aby zlepšili energetickou hustotu, výkon, počet cyklů nebo chování při nabíjení.

„V našem novém centru můžeme provádět charakterizace na všech úrovních, od mikrostruktury po celý systém, a tak včas identifikovat vady a bezpečnostní rizika. Aktuálním tématem bezpečnosti je propagace, při níž jedna bateriová buňka po druhé prochází řetězovou reakcí termicky, přičemž se uvolní velké množství energie,“ vysvětluje vedoucí oddělení Dr. Daniel Biro. Pro tento účel má testovací tým k dispozici jedinečné laboratoře s náročným bezpečnostním vybavením, ve kterých jsou možné jak destruktivní testy, tak i výbuchy testovaných vzorků v speciálních bunkrových prostorách.