Fraunhofer ISE átadja az új akkumulátorkutató központot

Fejlesztés új akkumulátor-technológiákban a szilárdtest akkumulátor laboratóriumban. © Fraunhofer ISE / Fotó: Michael Spiegelhalter / Development of new battery technologies in the solid-state battery laboratory. © Fraunhofer ISE / Fotó: Michael Spiegelhalter

Dolgozik egy kesztyűs dobozon a szilárdtest akkumulátor laboratóriumban. © Fraunhofer ISE / Fotó: Michael Spiegelhalter / Munka egy kesztyűs doboznál a szilárdtest akkumulátor laboratóriumban. © Fraunhofer ISE / fotó: Michael Spiegelhalter

Egy hibrid tárolóval és napelem rendszerrel az új működési stratégiák kidolgozására a létesítmény maga szolgál „Living-Lab”-ként. © Fraunhofer ISE / Fotó: Michael Spiegelhalter / A napelemes hibrid tárolórendszerrel a létesítmény maga szolgál élő laboratóriumként az új működési stratégiák fejlesztéséhez. © Fraunhofer ISE / fotó: Michael Spiegelhalter

Teszt új típusú elektródákon. © Fraunhofer ISE / Fotó: Michael Spiegelhalter / Testing of new types of electrodes. © Fraunhofer ISE / photo: Michael Spiegelhalter

Az akkumulátor tesztlaborban destruktív tesztek is elvégezhetők. Horn polgármester (jobbra) a visszaélés-nyomtatást nézi együtt Hans-Martin Henning intézetvezetővel (balra). © Fraunhofer ISE / fotó: Simon Leisner

Több mint száz vendég vett részt az új „Elektromos Energia Tároló Központ” avatásán. © Fraunhofer ISE / fotó: Simon Leisner

Miniszteri igazgató Michael Kleiner a Baden-Württemberg Gazdasági, Munkaügyi és Turisztikai Minisztériumtól köszöntötte az esemény megnyitóján. © Fraunhofer ISE / Fotó: Simon Leisner

Akkumulátorok a sikeres energiaváltás alapkövei – legyen szó a közlekedés elektromosításáról, az elektromos hálózat stabilizálásáról vagy a változó zöldenergia kiegyenlítéséről. A Fraunhofer Solar Energiesysteme ISE intézet évek óta kutat az akkumulátorok teljes értékláncán. Az új „Elektromos energiatárolók központja”, amelyet ma avatnak fel, a legmodernebb laboratóriumokat kínál nemzetközi élvonalbeli kutatáshoz. A jelenlegi kutatás középpontjában az akkumulátortárolók fenntarthatóságának, biztonságának és teljesítményének javítása áll.

Az új kompetencia központ Freiburgban, a Haid ipari területen, több mint 3.700 négyzetméternyi laboratóriumi területen fog kutatni innovatív akkumulátormaterialumokon és -cellákon, fejleszt majd optimalizált megoldásokat az akkumulátorrendszerekhez, elősegíti azok integrációját különböző alkalmazásokba, valamint átfogó minőségbiztosítási vizsgálatokat végez az akkumulátorokon. A központ lehetőséget ad a kutatás-fejlesztés és a tesztelés egy kézből történő szolgáltatására széles ügyfélkör számára, beleértve az anyag- és akkumulátorgyártókat, gépgyártókat, integrátorokat és üzemeltetőket az elektromobilitásban vagy állandó tárolóként való alkalmazásra. A kutatóintézet együttműködik ipari partnerekkel az újrahasznosításban és a régi akkumulátorok (második élet) további felhasználási lehetőségeiben is.

A központ finanszírozását a Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztérium (BMBF) és Baden-Württemberg Gazdasági, Munkaügyi és Turisztikai Minisztériuma biztosította, mindkettő kilencmillió eurót tett hozzá. „Hálásak vagyunk ezért a támogatásért, amellyel egy kutatási infrastruktúrát hozhattunk létre, modern karakterizációs eszközökkel, iparközeli folyamatgépekkel és egyedülálló helyiségekkel. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy a gyakorlatban fejlesszünk új anyagokat, technológiákat, gyártási folyamatokat és alkalmazásokat, együttműködve ipari partnereinkkel vagy a Fraunhofer Akkumulátorcellagyártó Kutatóintézettel” – magyarázza Prof. Hans-Martin Henning intézetvezető.

Az épület maga is kutatási „Living-Labként” működik: a „Haid-Power” projekt keretében, amelyet Baden-Württemberg tartomány hárommillió euróval támogatott, a központ egy moduláris hibrid akkumulátoros tárolót kapott, 836 kWh kapacitással, amely az 5,5 kW-os napelem rendszerrel együtt támogatja az épület energiaellátását a lapos tetőn. Valós működési körülmények között tesztelhetők az akkumulátoros megoldások az ipari és kereskedelmi felhasználásra, valamint új üzemeltetési stratégiák, például intelligens terhelésmenedzsment kipróbálására. A BMBF támogatásával megvalósuló „ecoLEPuS” projekt keretében például egy gyorsítóállomás kerül telepítésre puffer tárolóval, hogy a második életű akkumulátorokat magas teljesítményű alkalmazásokhoz teszteljék.

A kutatás fókuszában: fenntarthatóság, biztonság, teljesítmény

A energiaszabályozás keretében Németországban 2045-re a különböző forgatókönyvek szerint 300 és 800 gigawattóra állandó akkumulátoros tárolót fognak telepíteni. Ezért a Fraunhofer ISE kutatásai a akkumulátorok fenntarthatóságára összpontosítanak, kezdve a lítium alternatív anyagaitól a fenntartható gyártási folyamatok fejlesztésén át a második élet és az újrahasznosítás kérdéseiig. A jelenlegi „PRONTO” projektben például a kutatók nátrium-ionos akkumulátortechnológián dolgoznak, amely elkerüli a kritikus nyersanyagokat, és Baden-Württembergben gyártható.

A gyors fejlődés a mobil- és állandó alkalmazásokhoz készült akkumulátorgyártásban egyértelműen növeli az akkumulátorcellák és -rendszerek vizsgálatának és tesztelésének igényét. A költségek csökkentése és a teljesítmény növelése révén egyre több lehetőség nyílik az elektromos energiatárolók alkalmazására. A kutatók az anyagoktól a működtetésig minden szinten dolgoznak, hogy javítsák az energiasűrűséget, a teljesítményt, a ciklusszámot vagy a töltési viselkedést.

„Új központunkban minden szinten el tudjuk végezni a karakterizálásokat, a mikrostruktúrától a teljes rendszerig, így időben felismerhetjük a hibákat és a biztonsági kockázatokat. Egy aktuális biztonsági kutatási téma a propagáció, ahol egymás után égnek be az akkumulátorcellák egy láncreakcióban, jelentős energiamennyiséget szabadítva fel” – magyarázza Dr. Daniel Biro osztályvezető. Ehhez egy egyedülálló labor áll rendelkezésre, amely fejlett biztonsági felszereléssel van ellátva, lehetővé téve a károsodásmentes teszteket és a robbanások vizsgálatát külön bunkerrendszerekben is.