TY - THES

T1 - Realisierung (inkl. Felderprobung) eines Balancing- und Monitoringsystems für USV-Batterien mit langer Überbrückungsdauer

AU - Deisinger, Johannes Jörg

N1 - nicht gesperrt

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Elektrochemische Energiespeicher sind seit über 100 Jahren im Einsatz, doch noch nie zuvor war ihre Rolle so wichtig wie in der heutigen Zeit. Global steigt das Bewusstsein für die Vermeidung von CO2-Emissionen und den verringerten Einsatz von fossilen Energieträgern zusehends. Der Ausbau erneuerbarer Energieformen forciert diese Ziele im ersten Schritt vorwiegend in den technokratischen Ländern der westlichen Welt. Entscheidend dafür ist aber weniger die Bereitstellung der Energie als deren Speicherung. Fluktuierende Erzgeugung aus Wind, Sonne und Wasser kann den Ansprüchen an die Stromversorgung unserer Gesellschaft ohne eine stabilsierende Speicher- respektive Pufferebene zwischen Erzeuger und Verbraucher nicht gerecht werden. Wiederaufladbare elektrochemische Energiespeicher bilden nach derzeitigem Stand der Technik einen gangbaren Weg für eine digitalisierte und dezentral elektifizierte Gesellschaft. Das Verlangen nach immer höheren Energie- und Leistungsdichten macht elektrochemische Speicherlösungen allerdings immer komplexer und kostspieliger. Aufgrund der hohen Sensibilität dieser Speicher gegenüber ihren Umgebungsbedingungen ist es notwendig, diese optimal einzusetzen und derart zu betreiben, dass eine möglichst lange Lebenszeit bei gleichzeitig sicherem Betrieb gewährleistet wird.Meine Masterarbeit widmet sich der Entwicklung, Erprobung und Implementierung eines Batterie-Balancingsystems für Bleiakkumulatoren zur Speisung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV). Eingesetzt wird dieses System an einer Erdölförderanlage des österreichischen Mineralrohstoffkonzerns OMV. Ziel ist es, die Zellalterung zu verringern und somit die Lebensdauer der eingesetzten Batterien zu verlängern. Dazu wird das Ladeverfahren optimiert, der Ladestand unter den Zellen angeglichen und eine Beschädigung durch Überladung verhindert. Als zusätzliche Sicherheitsebene überwacht ein integriertes Temperaturmonitoring die Zellen und unterstützt hierdurch die Früherkennung bevorstehender Zelldefekte.Der Einsatz im unmittelbaren Gefahrenbereich von Erdölsonden bedingt die Verwendung von geschlossenen Bleiakkumulatoren als sichere Speichertechnik. Prinzipiell kann das System durch geringe Adaptierungen ebenso für andere Zellchemismen ausgelegt und eingesetzt werden, sodass sich eine solide und robuste Lösung für bestehende und zukünftige Zelltypen ergibt.Die Ergebnisse dieses Projekts habe ich in meiner Masterarbeit zusammengefasst, um den nachhaltigen Einsatz erneuerbarer Energiesysteme zu forcieren und eine Grundlage für weitere Forschung zu bieten. Gleichzeitig will ich mit dem Brückenschlag zwischen elektrochemischer Speichertechnologie und Erdölförderung auf die stets bestehende Bedeutung von Kohlenwasserstoffen in unserem Alltag hinweisen. Der bewusste Umgang und Einsatz gegebener Ressourcen ist elementar für das Bestehen unserer Gesellschaft.

AB - Elektrochemische Energiespeicher sind seit über 100 Jahren im Einsatz, doch noch nie zuvor war ihre Rolle so wichtig wie in der heutigen Zeit. Global steigt das Bewusstsein für die Vermeidung von CO2-Emissionen und den verringerten Einsatz von fossilen Energieträgern zusehends. Der Ausbau erneuerbarer Energieformen forciert diese Ziele im ersten Schritt vorwiegend in den technokratischen Ländern der westlichen Welt. Entscheidend dafür ist aber weniger die Bereitstellung der Energie als deren Speicherung. Fluktuierende Erzgeugung aus Wind, Sonne und Wasser kann den Ansprüchen an die Stromversorgung unserer Gesellschaft ohne eine stabilsierende Speicher- respektive Pufferebene zwischen Erzeuger und Verbraucher nicht gerecht werden. Wiederaufladbare elektrochemische Energiespeicher bilden nach derzeitigem Stand der Technik einen gangbaren Weg für eine digitalisierte und dezentral elektifizierte Gesellschaft. Das Verlangen nach immer höheren Energie- und Leistungsdichten macht elektrochemische Speicherlösungen allerdings immer komplexer und kostspieliger. Aufgrund der hohen Sensibilität dieser Speicher gegenüber ihren Umgebungsbedingungen ist es notwendig, diese optimal einzusetzen und derart zu betreiben, dass eine möglichst lange Lebenszeit bei gleichzeitig sicherem Betrieb gewährleistet wird.Meine Masterarbeit widmet sich der Entwicklung, Erprobung und Implementierung eines Batterie-Balancingsystems für Bleiakkumulatoren zur Speisung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV). Eingesetzt wird dieses System an einer Erdölförderanlage des österreichischen Mineralrohstoffkonzerns OMV. Ziel ist es, die Zellalterung zu verringern und somit die Lebensdauer der eingesetzten Batterien zu verlängern. Dazu wird das Ladeverfahren optimiert, der Ladestand unter den Zellen angeglichen und eine Beschädigung durch Überladung verhindert. Als zusätzliche Sicherheitsebene überwacht ein integriertes Temperaturmonitoring die Zellen und unterstützt hierdurch die Früherkennung bevorstehender Zelldefekte.Der Einsatz im unmittelbaren Gefahrenbereich von Erdölsonden bedingt die Verwendung von geschlossenen Bleiakkumulatoren als sichere Speichertechnik. Prinzipiell kann das System durch geringe Adaptierungen ebenso für andere Zellchemismen ausgelegt und eingesetzt werden, sodass sich eine solide und robuste Lösung für bestehende und zukünftige Zelltypen ergibt.Die Ergebnisse dieses Projekts habe ich in meiner Masterarbeit zusammengefasst, um den nachhaltigen Einsatz erneuerbarer Energiesysteme zu forcieren und eine Grundlage für weitere Forschung zu bieten. Gleichzeitig will ich mit dem Brückenschlag zwischen elektrochemischer Speichertechnologie und Erdölförderung auf die stets bestehende Bedeutung von Kohlenwasserstoffen in unserem Alltag hinweisen. Der bewusste Umgang und Einsatz gegebener Ressourcen ist elementar für das Bestehen unserer Gesellschaft.

KW - Balancing

KW - OMV

KW - USV

KW - Messwerterfassung

KW - Temperaturkontrolle

KW - balancing

KW - OMV

KW - lead acid battery

KW - temperatur measurement

KW - uninterruptable power supply

M3 - Masterarbeit

ER -