TY - CHAP A1 - Sterner, Michael A1 - Bauer, Franz A1 - Hofrichter, Andreas ED - Ausfelder, Florian ED - Dura, Hanna Ewy T1 - Systemanalyse von Power-to-X-Pfaden - Ergebnisse des Satellitenprojektes "SPIKE" T2 - Optionen für ein nachhaltiges Energiesystem mit Power-to-X Technologien : Nachhaltigkeitseffekte - Potenziale Entwicklungsmöglichkeiten; 2. Roadmap des Kopernikus-Projektes "Power-to-X": Flexible Nutzung erneuerbarer Ressourcen (P2X) Y1 - 2019 UR - https://edocs.tib.eu/files/e01fn21/1770760199.pdf SN - 978-3-89746-218-2 SP - 145 EP - 153 PB - DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V CY - Frankfurt am Main ER - TY - CHAP A1 - Schneider, Ingo A1 - Nonn, Aida A1 - Völling, Alexander A1 - Mondry, A. A1 - Kalwa, Christoph T1 - A damage mechanics based evaluation of dynamic fracture resistance in gas pipelines T2 - Procedia Materials Science, Volume 3 N2 - Investigation of running ductile fracture in gas transmission pipelines and the derivation of reliable crack arrest prediction methods belong to major topics in pipeline research. The yet available crack arrest criterion, known as the Battelle Two-Curve Method (BTCM), leads to reliable predictions up to grade X70 line pipe steels for which it has been validated. This includes specific limits in terms of mechanical properties, pressure and geometry. The application of this criterion to modern pipeline steels, i.e. especially grades X80 and beyond in combination with larger diameters and high pressure, has led to mispredictions of the BTCM. Hence, in order to ensure safe design of pipelines, new methods are required based on in depth knowledge and appropriate characterization of material resistance. This paper presents a procedure for the assessment of dynamic ductile fracture resistance based on combined experimental and numerical investigations. The procedure involves quasi-static and dynamic drop- weight tear testing (DWTT) on modified specimens with pre-fatigued crack for grades X65, X80 and X100 materials, and the application of cohesive zone (CZ) and Gurson-Tveergard-Needleman (GTN) models to describe ductile material damage. The damage model parameters are calibrated on basis of DWTT results and subsequently used to simulate dynamic crack propagation in a pipeline. The influence of material properties (strain hardening, toughness), pipe geometry, usage factor and decompression behaviour on ductile fracture propagation behaviour is studied and evaluated. The results will contribute to an enhanced understanding of major parameters controlling ductile fracture propagation and will help to establish a reliable procedure for safe design of new high-capacity pipelines with regard to crack arrest. KW - Pipeline KW - Dynamic ductile fracture KW - Crack arrest KW - Cohesive zone model KW - DWT testing Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.06.315 VL - 3 SP - 1956 EP - 1964 ER - TY - JOUR A1 - Haslbeck, Matthias A1 - Brückl, Oliver T1 - Netzplanung Mittelspannungsnetze: Abbildung eines innovativen Blindleistungsmanagements, Teil 1 und 2 JF - ew - Magazin für die Energiewirtschaft Y1 - 2020 IS - 7-8 und 9 SP - 36 EP - 39 ER - TY - CHAP A1 - Sterner, Michael A1 - Bauer, Franz A1 - Crotogino, Fritz A1 - Eckert, Fabian A1 - von Olshausen, Christian A1 - Teichmann, Daniel A1 - Thema, Martin ED - Sterner, Michael ED - Stadler, Ingo T1 - Chemical Energy Storage T2 - Handbook of Energy Storage N2 - Purely electrical energy storage technologies are very efficient, however they are also very expensive and have the smallest capacities. Electrochemical-energy storage reaches higher capacities at smaller costs, but at the expense of efficiency. This pattern continues in a similar way for chemical-energy storage. In terms of capacities, the limits of batteries (accumulators) are reached when low-loss long-term storage is of need. Chemical-energy storage and stocking fulfills these requirements completely. The storing itself may be subject to significant efficiency losses, but, from today’s point of view and in combination with the existing gas and fuel infrastructure, it is the only national option with regards to the long-term storage of renewable energies. Chemical-energy storage is the backbone of today’s conventional energy supply. Solid (wood and coal), liquid (mineral oil), and gaseous (natural gas) energy carriers are ‘energy storages’ themselves, and are stored using different technologies. In the course of energy transition, chemical-energy storage will be of significant importance, mainly as long-term storage for the power sector, but also in the form of combustibles and fuels for transport and heat. Not only are conventional storing technologies discussed within this chapter, but a detailed explanation is also given about the storage of renewable energies in the form of gaseous (power-to-gas, PtG) and liquid (power-to-liquid, PtL) energy carriers for electricity, heat, chemicals, and in the form of synthetic fuels. Y1 - 2019 SN - 978-3-662-55503-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-55504-0_8 SP - 325 EP - 482 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ER - TY - CHAP A1 - Sterner, Michael A1 - Eckert, Fabian A1 - Gerhardt, Norman A1 - Henning, Hans-Martin A1 - Palzer, Andreas ED - Sterner, Michael ED - Stadler, Ingo T1 - Heating Supply Storage Requirements T2 - Handbook of Energy Storage N2 - Unlike the electricity sector, heating and cooling storage requirements have attracted little public attention. This is because these storage requirements have generally already been met, and will not change significantly in the future. In the electricity sector by contrast, there will be a significant shift from primary energy storage to electricity and final energy storage. Both sectors have remarkably high storage requirements. Almost all households have thermal buffers. The same is true of renewable energy heating systems such as pellet heating, geothermal, or solar-thermal systems. Some households with liquid gas or oil heating even have two storage units: a fuel tank and a thermal buffer. Exceptions include heating systems with upstream storage such as district heating or gas storage. In the future, integration of the electricity and heating sectors by combined heat and power (CHP) generation, heat pumps, power-to-heat (PtH), and power-to-gas (PtG) will facilitate the use of renewable energy, and lead to a paradigm shift. Relying on results from various studies, this chapter examines the development of heating supply in Germany and the resulting thermal storage requirements. The chapter’s later sections provide surplus and storage potential estimates. Cooling requirements are included as ‘process cooling’ under ‘process heat’, and as ‘air-conditioning’ over ‘room heating’. It is primarily integrated into electricity demand. Y1 - 2019 SN - 978-3-662-55503-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-55504-0_4 SP - 137 EP - 163 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ER - TY - CHAP A1 - Stadler, Ingo A1 - Bauer, Franz A1 - Budt, Marcus A1 - Heindl, Eduard A1 - Wolf, Daniel ED - Sterner, Michael ED - Stadler, Ingo T1 - Mechanical Energy Storage T2 - Handbook of Energy Storage N2 - Chemical-energy storage systems use caverns, porous storage facilities, tanks, and storage rooms to store chemical energy sources. Caverns, caves, and reservoirs can also be used to store gaseous media such as air, liquid media such as water, and solid media such as rock. The principles of mechanical energy storage are based on classical Newtonian mechanics, or in other words on fundamental physics from the eighteenth and nineteenth centuries. As a result, these types of storage are typically divided into two categories; storage of kinetic and potential energy, or storage of ‘pressure energy’. In this chapter, storage media is categorized by its aggregate state, and described by its function and application: first compressed air energy storage and then conventional electricity storage—pumped-storage plants. The chapter continues with a discussion of innovative methods of storing potential energy using water as a medium. These include artificially constructed pumped storage, pumped storage in the open sea, dam storage on rivers, pumped storage on heaps in repurposed mining areas, underfloor or underground pumped storage, and surface mine storage. The chapter concludes with a description of classical and modern flywheel energy storage systems. This age-old technology is then compared with a new concept: mechanical stored energy exploiting both pumped storage and change in the potential energy of rocks or large boulders. Y1 - 2019 SN - 978-3-662-55503-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-55504-0_9 SP - 483 EP - 561 PB - Springer Berlin Heidelberg CY - Berlin, Heidelberg ER - TY - JOUR A1 - Estermann, Thomas A1 - Newborough, Marcus N. A1 - Sterner, Michael T1 - Power-to-gas systems for absorbing excess solar power in electricity distribution networks JF - International Journal of Hydrogen Energy N2 - The feasibility of implementing power-to-gas systems, to absorb surplus solar power from electricity distribution networks and carbon dioxide from biomass anaerobic digestion (AD) plant, in order to produce synthetic methane was investigated for a region of Southern Germany that has a high solar power penetration. The analysis was based on time series electricity data for 2012 from which future load profiles were computed in accordance with the expected installed capacities of solar power across the period 2015–2025. The electrolyser capacity required to absorb 20% of excess solar energy occurring within the region's low voltage network in 2025 was estimated to be 370 MWe. First order considerations of the region's gas grid, electricity network and existing AD sites suggest that such a deployment could be achieved by installing sub-MW (and some multi-MW) power-to-gas plant at several hundred AD sites. KW - Energy storage KW - Power-to-gas KW - Solar power KW - Synthetic methane Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.05.278 VL - 41 IS - 32 SP - 13950 EP - 13959 PB - Elsevier ER - TY - CHAP A1 - Stadler, Ingo A1 - Eckert, Fabian ED - Sterner, Michael ED - Stadler, Ingo T1 - Load Management as an Energy Storage System T2 - Handbook of Energy Storage N2 - Chapters 6 to 9 focused on storage systems that store electric energy in a range of forms, and then release the energy again as electric energy. Chapter 10 discussed the use of thermal-energy storage (TES) systems for thermal management. This chapter examines management methods. These methods use processes that typically convert electric energy into another form of final energy that can also be stored. This form of energy is often thermal energy. But unlike with the systems discussed in previous chapters, here the energy stored is not converted back into electricity. Instead, the energy is used and stored in the same form. From the point of view of the energy supply system, these management methods perform exactly the same function as energy storage systems. This chapter discusses load-management in general, then potential uses of load-management, and finally, current trends. Y1 - 2019 SN - 978-3-662-55503-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-55504-0_11 SP - 611 EP - 636 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ER - TY - JOUR A1 - Thema, Martin A1 - Sterner, Michael A1 - Lenck, Thorsten A1 - Götz, Philipp T1 - Necessity and Impact of Power-to-gas on Energy Transition in Germany JF - Energy Procedia N2 - The present paper gives an outlook on a bandwidth of required installed power-to-gas capacity in the German power sector fed by 100% renewable generation until 2050. Two scenarios were simulated to quantify cost effects of power-to-gas on the electricity system: once with, once without additional short-term flexibility options to a system using fossil natural gas as sole flexibility option instead. As a result, at latest in 2035, power-to-gas capacity expansion has to take place to reach required installed capacities of up to 89-134 GW in 2050. Application of power-to-gas as long-term flexibility leads to cost savings of up to 11,7-19 bn Euro enabling a fully renewable system in 2050. KW - decarbonization KW - energy storage KW - energy transition KW - Power-to-Gas KW - renewable energy KW - supply security KW - surplus energy KW - system costs Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.10.129 VL - 99 SP - 392 EP - 400 PB - Elsevier ER - TY - GEN ED - Sterner, Michael ED - Stadler, Ingo T1 - Handbook of Energy Storage BT - Demand, Technologies, Integration N2 - There are several approaches to classifying energy storage systems (see Chaps. 1 and 2). Storage systems are used in a large number of different technologies at various stages of development, and in a wide range of application areas (see Chaps. 3 to 5). This chapter compares the capabilities of the different storage systems using the following criteria:This comparison of storage systems also provides a convenient overview of the various storage systems and their capabilities. KW - Erneuerbare Energien KW - Power-to-Gas KW - Energiespeicher Y1 - 2019 SN - 978-3-662-55503-3 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-55504-0 PB - Springer-Nature CY - Heidelberg, Berlin, New York ET - Translation of 2nd German edition Sterner, „Stadler Energiespeicher – Bedarf, Technologien, Integration“ ER - TY - GEN A1 - Thema, Martin A1 - Bellack, Annett A1 - Weidlich, Tobias A1 - Huber, Harald A1 - Karl, Jürgen A1 - Sterner, Michael T1 - Optimierung biologischer CO2-Methanisierung im Rieselbett-Reaktor BT - das ORBIT-Projekt T2 - 4. Regensburger Energiekongress, Regensburg 26.-27.02.2019 KW - biologische Methanisierung KW - Archaeen KW - Power-to-Gas KW - Erneuerbare Energien KW - Rieselbett-Bioreaktor Y1 - 2019 ER - TY - GEN A1 - Thema, Martin A1 - Bauer, Franz A1 - Sterner, Michael T1 - Power-to-Gas world status report T2 - International Renewable Energy Storage Conference, Düsseldorf 14.-16.03.2019 KW - Erneuerbare Energien, Klimaneutralität, Energiewende, Sektorenkopplung, Power-to-Gas KW - Power-to-Gas KW - Sektorenkopplung KW - Energiewende KW - Klimaneutralität Y1 - 2019 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Sektorenkopplung mit Solarstrom: Theorie und Praxis T2 - 17. Nationale Photovoltaik-Tagung, Kursaal Bern, Schweiz 26.03.2019 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Solarstrom KW - Photovoltaik Y1 - 2019 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Ohne Speicher, Wasserstoff und Power-to-X keine Dekarbonisierung von Verkehr und Industrie – Möglichkeiten und Notwendigkeit der integrierten Sektorenkopplung T2 - CIGRE/CIRED Informationsveranstaltung 2020, Leipzig, 13.10.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Klimaschutz KW - Energiespeicher KW - Power-to-X Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Power-to-Gas technologies in the energy sector and their role in the fight against climate change T2 - Hungarian Power-to-Gas REKK Forum, Budapest Corvinus University, 12.02.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Power-to-Gas Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Die Rolle von Wasserstoff in allen Sektoren T2 - Sektorenübergreifende Erkenntnisse zu PtX Fachforum "Wasserstoff Technologie, Prozesssicherheit und Regionalentwicklung", Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V.) Meinsberg, 23.9.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Wasserstoff Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Power-to-X im Kontext der Energiewende und des Klimaschutzes in Deutschland T2 - Hydrogen Dialogue H2.Bayern, 18.11.2020, Nürnberg Friedrich-Alexander-Universität KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Power-to-X Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Bedeutung des Klimaschutzes für die Wirtschaft in Ostbayern T2 - Veranstaltungsreihe der Freunde der OTH Regensburg e. V., Regensburg, Regensburg 25.11.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Klimaschutz Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael A1 - Schumm, Leon T1 - Netzpuffer – Speicher & Kraftwerke als virtuelle Leitungen für mehr Versorgungssicherheit und EE-Integration in Nord und Süd T2 - 7. Smart-Grid-Fachtagung WAGO, Hannover, 29. Sept. 2021 KW - Stromspeicher KW - Batterien KW - Netzpuffer KW - Stromnetz Y1 - 2021 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Vom Klimaschutz zum Wasserstoff in Verkehr und Industrie – jetzt regional handeln T2 - Kick-Off Workshop: HyExpert Wasserstoffmodellregion Fichtelgebirge, Wunsiedel, 22.09.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Wasserstoff Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Wasserstoff als zentraler Baustein der Energiewende in Süddeutschland: Powerto- Gas und der rechtliche Rahmen T2 - 1. Wasserstofftag Süddeutschland, Um 29.10.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Wasserstoff Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Warum wir Power-to-X für die Klimaneutralität und Mobilitätswende brauchen T2 - DECHEMA Fachforum Diesel: Mobilitätswende durch alternative Antriebe und Kraftstoffe:, Frankfurt 02.12.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Power-to-X Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Grüner Wasserstoff - wo wir ihn brauchen für die Klimaneutralität T2 - Energiewendeforum Wasserstoff (Grüner Strom Label e. V.), Bonn, 21. September 2021 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Wasserstoff Y1 - 2021 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Wasserstoff – Energieträger der Zukunft T2 - BBA Forum, Passau 24.11.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Wasserstoff Y1 - 2020 ER - TY - CHAP A1 - Sterner, Michael ED - Chen, Wei-Yin ED - Suzuki, Toshio ED - Lackner, Maximilian T1 - Power-to-Gas T2 - Handbook of Climate Change Mitigation and Adaptation N2 - This chapter provides an overview on the storage technology power-to-gas for the decarbonization of all energy sectors. Other than “negative emissions” with CCS or biomass, which have clear limits in potentials, costs and environmental benefits, storage and energy conversion technologies like power-to-gas and power-to-x enable the decarbonization by neutralizing the CO2 footprint of all energy services. Via the conversion of renewable electricity into chemical energy carriers like renewable hydrogen or renewable hydrocarbons, the existing fossil infrastructure with vast and sufficient storage and transport capacities can be used with carbon neutral renewable energy. After showing the demand for storage technologies, the technology components of power-to-gas are described, building the basis for the storage system power-to-gas itself that is described in detail, including efficiency, potential, CO2 emissions, and costs. In conclusion, a technical pathway of decarbonization including costs is described for the industrial nation of Germany and necessary policy frameworks are derived. Y1 - 2016 SN - 978-1-4614-6431-0 U6 - https://doi.org/10.1007/978-1-4614-6431-0_89-1 VL - 36 SP - 1 EP - 51 PB - Springer CY - New York, NY ER - TY - CHAP A1 - Sterner, Michael ED - Chen, Wei-Yin ED - Suzuki, Toshio ED - Lackner, Maximilian T1 - Power-to-Gas T2 - Handbook of Climate Change Mitigation and Adaptation N2 - This chapter provides an overview on the storage technology power-to-gas for the decarbonization of all energy sectors. Other than “negative emissions” with CCS or biomass, which have clear limits in potentials, costs and environmental benefits, storage and energy conversion technologies like power-to-gas and power-to-x enable the decarbonization by neutralizing the CO2 footprint of all energy services. Via the conversion of renewable electricity into chemical energy carriers like renewable hydrogen or renewable hydrocarbons, the existing fossil infrastructure with vast and sufficient storage and transport capacities can be used with carbon neutral renewable energy. After showing the demand for storage technologies, the technology components of power-to-gas are described, building the basis for the storage system power-to-gas itself that is described in detail, including efficiency, potential, CO2 emissions, and costs. In conclusion, a technical pathway of decarbonization including costs is described for the industrial nation of Germany and necessary policy frameworks are derived. Y1 - 2017 SN - 978-3-319-14408-5 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-319-14409-2_89 SP - 2775 EP - 2825 PB - Springer VS CY - Cham ET - 2 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Wie wird Deutschland klimaneutral? Neue Lösungen für erneuerbare Energieerzeugung T2 - Jahreskonferenz der Stiftung Nagelschneider zur Erforschung, München, 19.11.2021 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Klimaschutz Y1 - 2021 CY - München ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Power-to-X for Europes Energy Transformation – Booster H2Global T2 - Hydrogen Online Workshop Conference (Mission Hydrogen), 25.03.2021 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Power-to-X Y1 - 2021 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Technologieausblick Solarstromspeicher T2 - Innovationsforum Photovoltaik, 18. Oktober 2021, Linz KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Solarstrom KW - Energiespeicher KW - Photovoltaik Y1 - 2021 ER - TY - BOOK ED - Sterner, Michael ED - Stadler, Ingo T1 - Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration N2 - Die Autoren dieses Werkes geben einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Aspekte der Energiespeicherung. Sie beschreiben zunächst die Bedeutung von Energiespeichern in der Energieversorgung und definieren ihre Rolle darin. Dann gehen sie auf den Speicherbedarf in der Strom-, Wärme- und Kraftstoffversorgung im Kontext der Energiewende ein. Im Hauptteil werden die verschiedenen Speichertechnologien ausführlich vorgestellt sowie ihre Vor- und Nachteile diskutiert. Praktische Anwendungsbeispiele und die Integration von Speichern über alle Energiesektoren hinweg runden das Buch ab. Zahlreiche Grafiken und Beispiele veranschaulichen das gesamte Feld der Energiespeicher und sind als Ergänzung mehrsprachig online in Farbe verfügbar. Die 2. Auflage enthält ein neues Kapitel zu den rechtlichen Rahmenbedingungen, neue Studien zum Speicherbedarf, Power-to-X für die chemische Industrie, neue LOHC- und Lageenergiespeicher sowie neueste Trends zu Kostenentwicklung und Batterieanwendungen. „Endlich ein umfassendes Buch zur Energiewende, das auch für technische Laien verständlich und inspirierend geschrieben ist." Franz Alt, Journalist und Buchautor „Das großartige Werk sei allen empfohlen, die sich wirklich für die Zukunft unseres Landes interessieren. Es zeigt auf eindrucksvolle Weise: Es wird nicht einfach, aber wir schaffen das.“ Prof. Dr. Harald Lesch, Physiker und Fernsehmoderator Y1 - 2017 SN - 978-3-662-48892-8 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-48893-5 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ET - 2. korrigierte und ergänzte Auflage ER - TY - BOOK ED - Sterner, Michael ED - Stadler, Ingo T1 - Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration N2 - Im Kontext der Energiewende sind Energiespeicher ein zentrales technisches, wirtschaftliches und energiepolitisches Thema.Die Autoren dieses kompakten Werkes geben einen umfassenden Uberblick Uber die verschiedenen Aspekte der Energiespeicherung. Sie beschreiben zunachst die Bedeutung von Energiespeichern in der Energieversorgung und definieren ihre Rolle darin. Dann gehen sie auf den Speicherbedarf in der Strom-, Warme- und Kraftstoffversorgung im Kontext der Energiewende ein. Im Hauptteil werden die verschiedenen Speichertechnologien ausfUhrlich vorgestellt sowie ihre Vor- und Nachteile diskutiert. Praktische Anwendungsbeispiele und die Integration von Speichern Uber alle Energiesektoren hinweg runden das Buch ab. Zahlreiche Grafiken und Beispiele veranschaulichen das gesamte Feld der Energiespeicher und sind als Erganzung samt Animationen online in Farbe verfUgbar.Die ZielgruppenDas Lehr- und Fachbuch wendet sich an Ingenieure, Wissenschaftler, Energieplaner und Energiewirtschaftler in Forschung und Industrie sowie an Studierende an Hochschulen und Universitaten in den Bereichen Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Elektrotechnik und Energietechnik. KW - Energiespeicher KW - Energietechnik KW - Power-to-Gas KW - Speicherbedarf KW - Speicherintegration KW - Speichermarkt KW - Speichertechnologien KW - Systemintegration Y1 - 2014 SN - 978-3-642-37379-4 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-642-37380-0 PB - Springer CY - Berlin, Heidelberg ER - TY - CHAP A1 - Haslbeck, Matthias A1 - Brückl, Oliver T1 - Netzplanungsprozess zur dezentralen Nutzung von Blindleistungsquellen in Verteilungsnetzen T2 - Tagungsband der Fachtagung "Zukünftige Stromnetze für erneuerbare Energien" am 30./31. Januar 2018 in Berlin N2 - Das vom BMWi geförderte Forschungsprojekt SyNErgie (03/2015 bis 05/2018) beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung von Netzplanungsprozessen [1]. Im Fokus steht dabei die Modellierung von Blindleistungsflüssen und die dezentrale Nutzung von Blindleistungsquellen (z. B. Wechselrichter, Ladedrosseln, Kondensatoren) in Mittelspannungsnetzen, über welche der Blindleistungshaushalt letztendlich beeinflusst werden soll. Diese Veröffentlichung konzentriert sich auf die konzipierte Erweiterung des Netzplanungsprozesses zur Einbindung von Blindleistungsquellen im Verteilungsnetz in ein Blindleistungsmanagement. Deren einzelne Phasen werden erläutert und anschließend die Netz-Sensitivitäts- und -Restriktionsanalyse anhand eines realen Mittelspannungsnetzes demonstriert. Abschließend werden mögliche Abschwächungs- und Verstärkungseffekte im Hinblick auf einen Blindleistungsabruf über mehrere Spannungsebenen hinweg diskutiert. Y1 - 2018 UR - https://www.fenes.net/wp-content/uploads/2019/03/SyNErgie_Paper_2018_Haslbeck_Netzplanungsprozess.pdf ER - TY - CHAP A1 - Berling, Andreas A1 - Haslbeck, Matthias A1 - Brückl, Oliver T1 - Interpretation und Relevanz verschiedener Blindleistungsarten für die Modellierung von Niederspannungsnetzen in der Netzplanung T2 - Tagungsband der Fachtagung "Zukünftige Stromnetze für erneuerbare Energien" am 30./31. Januar 2018 in Berlin Y1 - 2018 UR - https://www.fenes.net/wp-content/uploads/2019/03/SyNErgie_Paper_2018_Berling_Blindleistungsarten.pdf ER - TY - CHAP A1 - Rauch, Johannes A1 - Klitsman, Maksym A1 - Haslbeck, Matthias A1 - Brückl, Oliver T1 - Entwicklung von Methoden zur Prognose der Blindleistungsbilanz von Mittelspannungsnetzen zur Steuerungeines dezentralen Blindleistungsabrufs T2 - Tagungsband der Fachtagung Zukünftige Stromnetze 2019, Berlin Y1 - 2019 UR - https://www.fenes.net/wp-content/uploads/2019/03/SyNErgie_Paper_2018_Rauch_Blindleistungsprognose.pdf SP - 524 EP - 535 ER - TY - CHAP A1 - Strohmayer, Bernhard A1 - Brückl, Oliver T1 - Systemvergleich von Netzausbauoptionen in Niederspannungsnetzen T2 - 3. OTTI-Konferenz : zukünftige Stromnetze für Erneuerbare Energien, Berlin, 26./27. Januar 2016 N2 - Die Einhaltung der Spannungsbandgrenzen im Niederspannungsnetz durch die dezentrale Emspeisung von Erzeugungsanlagen ist oft der Grund für Netzausbaumaßnahmen. Dem Netzbetreiber stehen mittlerweile viele Losungsmaßnahmen zur Behebung des Spannungsbandproblems zur Verfügung Innovative Konzepte wie der regelbare Ortsnetztransformator (RONT) oder Blindleistungsregelung sind bereits serienreif und werden eingesetzt. Unklarheit herrscht oft noch darüber, welche Maßnahmen bzw Kombinationen langfristig wirtschaftlich günstig sind und sich hinsichtlich der Netzplanung als vorteilhaft erweisen. Ein Forschungsprojekt an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg untersucht verschiedene Lösungsmaßnahmen systematisch, um sie wirtschaftlich, technisch und energetisch bewerten zu können. In 20 Netzen wird in diskreten Schritten die Integration von Erzeugungskapazität am Beispiel der PV simuliert. Der Zubau umfasst den Bereich von 0-100% des möglichen Dachflächenpotenzials. Nach jedem Zubauschritt wird die maximale Spannungsanhebung berechnet. Bei Überschreiten einer Spannungsanhebung in Höhe der in [VDE, FNN Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz, VDE-AR-N 4105:2011-08] verankerten drei Prozentpunkte, oder der Stromtragfähigkeitsgrenze eines Betriebsmittels erfolgt ein Netzausbau. Dabei werden die Optionen RONT, die Parallelverkabelung, drei Stufen des Einspeisemanagements (Spitzenkappung auf 85%, 70% und 55%), die Blindleistungsregelung (cosφ(P)), der Zubau von zusätzlichen Ortsnetzstationen und die Verwendung von Strangreglern untersucht. Je kleiner das Ortsnetz, desto stärker bedingt sich die Kostenentwicklung durch die gewählte Primärmaßnahme. Klassischer Netzausbau ist in kleinen Netzen meist teurer als der Einsatz von RONT oder Strangreglern. In größeren Netzen können Parallelverkabelung oder zusätzliche ONS zu günstigen Ausbaupfaden führen. Maßnahmen die anfangs nahezu keine Investition in Netzbetriebsmittel benötigen (Einspeisemanagement, Blindleistungsregelung) sind initial mit Abstand am günstigsten. Im Mittel günstiger als RONT sind anfangs auch Verkabelung und Strangregler, jedoch bei höherer Ergebnisstreuung. Bereits nach fünf Perioden liegen die mittleren Gegenwartswerte für starke Spitzenkappung, Blindleistungsregelung und zusätzliche ONS häufig über der Maßnahme RONT. Die geringste Kostenstreuung tritt beim Einsatz von RONT auf. Mittel- und langfristig liegen die Mediane fast aller Primärmaßnahmen über den wahrscheinlich auftretenden Kosten für Strangregler und RONT. Bei Erschließung von zusätzlichen 25% des theoretisch maximalen Potenzials nach Erreichen der NAK betragen die Kosten bei RONT-Einsatz ca. 125/kWp. Parallelverkabelung verursacht rd. 45, Blindleistungsregelung rd. 55 €/kWp Mehrkosten. Bei 50% des Ausbaupotenzials führen Parallelverkabelung und Blindleistungsregelung mit im Mittel 50 bzw. 75 €/kWp sogar zu noch höheren Mehrkosten. Für 20 GW PV-Leistung in der Niederspannung bedeutet dies über 1 Mrd. Zusatzkosten. RONT und Strangregler erweisen sich zudem kostenrobust gegenüber unerwartet ausbleibendem Kapazitätszubau. Analysen dazu und Ergebnisse für andere Zinssätze und Zeitskalen befinden sich in [INA, Informationsportal: Regelbare Ortsnetztransformatoren, 2015. http://ront.info]. KW - Blindleistungsregelung KW - Netzausbau KW - Netzbetreiber KW - Netzmittel KW - Netzplanung KW - Netztransformator KW - Niederspannung KW - Niederspannungsnetz KW - Spannungsanhebung KW - Stromtragfähigkeit KW - Systemvergleich KW - Verkabelung Y1 - 2016 SN - 978-3-943891-63-8 SP - 256 EP - 261 CY - Regensburg ER - TY - CHAP A1 - Jentsch, Mareike A1 - Trost, Tobias A1 - Sterner, Michael T1 - Optimal Use of Power-to-Gas Energy Storage Systems in an 85% Renewable Energy Scenario T2 - Energy Procedia N2 - In future energy systems with high shares of fluctuating renewable energy generation, electricity storage will become increasingly important for the utilization of surplus energy. The Power-to-Gas (PtG) technology is one promising option for solving the challenge of long-term electricity storage and is theoretically able to ease situations of grid congestion at the same time. This article presents the perspectives of PtG in an 85% renewable energy scenario for Germany, quantifying an economic optimum for the PtG capacity as well as an optimized spatial PtG deployment. KW - Deutschland KW - Elektrizität KW - Energieproduktion KW - Energiespeicher KW - erneuerbare Energie KW - Langzeitarchivierung KW - Methan KW - optimale Nutzung KW - PtG (Power-to-Gas) Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.01.180 SN - 1876-6102 VL - 46 SP - 254 EP - 261 PB - Elsevier ER - TY - CHAP A1 - Stadler, Ingo A1 - Bauer, Franz A1 - Budt, Marcus A1 - Heindl, Eduard A1 - Wolf, Daniel T1 - Mechanische Energiespeicher T2 - Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration Y1 - 2017 SN - 978-3-662-48893-5 SN - 978-3-662-48892-8 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-48893-5_9 SP - 495 EP - 577 PB - Springer Vieweg CY - Berlin ; Heidelberg ET - 2. Auflage ER - TY - CHAP A1 - Thema, Martin A1 - Bellack, Annett A1 - Weidlich, Tobias A1 - Huber, Harald A1 - Karl, Jürgen A1 - Sterner, Michael ED - Held, Jörgen T1 - Optimizing biological CO2-methanation in a trickle-bed reactor BT - the ORBIT-Project T2 - 6th International Conference on Renewable Energy Gas Technology, 20-21 May 2019, Malmö, Sweden. Conference proceedings KW - Biologische Methanisierung KW - Power-to-Gas KW - Erneuerbare Energien KW - Rieselbett-Bioreaktor KW - Archaeen Y1 - 2019 SP - 93 EP - 94 PB - Renewable Energy Technology International AB CY - Lund, Sweden ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael A1 - Thema, Martin T1 - Technologies status and perspectives of Power-to-Gas in connection with seasonal underground storage T2 - European Workshop on Underground Energy Storage, Paris 07.11.2019 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Power-to-Gas Y1 - 2019 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Megathema Wasserstoff: Power-to-X im Kontext der Energiewende und des Klimaschutzes in Deutschland T2 - IRES Symposium, Berlin 18.11.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Wasserstoff KW - Klimaneutralität KW - Power-to-X KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - The role of green H 2 + Power-to-X in the German Energy Transition T2 - First Brazilian-German Green Hydrogen Congress, Brasilia 06.10.2020 KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Sektorenkopplung KW - Wasserstoff KW - Power-to-X Y1 - 2020 ER - TY - GEN A1 - Sterner, Michael T1 - Die Grenzen des Wasserstoff-Hypes T2 - 1. Mitteldeutscher Wasserstoffkongress, 2. November 2021, Leuna CCE Kulturhaus KW - Erneuerbare Energien KW - Klimaneutralität KW - Energiewende KW - Wasserstoff Y1 - 2021 ER - TY - CHAP A1 - Altmann, Robert A1 - Gebhard, Jürgen A1 - Troeger, Adrian A1 - Winkler, Markus A1 - Töpfer, Georg A1 - Remmele, Edgar A1 - Gaderer, Matthias A1 - Rabl, Hans-Peter ED - Berns, Karsten ED - Dressler, Klaus ED - Kalmar, Ralf ED - Stephan, Nicole ED - Teutsch, Roman ED - Thul, Martin T1 - Engine performance and emission analysis of a NRMM CI engine with common rail injection system operated with diesel fuel and rapeseed oil fuel T2 - Proceedings of the 6th Commercial Vehicle Technology Symposium 2020/2021 N2 - The use of alternative fuels in high-power non-road mobile machinery (NRMM) combustion engines is a possible way to substitute fossil fuel. By using pure vegetable oil fuels, like rapeseed oil fuel (DIN 51605), the greenhouse gases can be reduced effectively. Due to the differences in physical and chemical properties, a modification of the engine control unit calibration is necessary to adapt the working process on the fuel. Without modifications, the engine power output with rapeseed oil fuel is lower than with diesel fuel because of the smaller energy content. By adapting the engine settings, like the injection fuel mass, the power loss can be compensated but it accompanies with a higher fuel consumption. The engine emissions at part load conditions show, that there are benefits in particle emissions by using rapeseed oil at similar NOx emissions. Therefore, a design of experiment setup was initiated on a selected engine operation point to determine the effects of further parameters, like rail pressure, manifold pressure and injection pattern, on the process and to see the potential of an optimized calibration. KW - CI engine KW - common rail injection KW - Diesel Engine KW - DoE KW - rapeseed oil Y1 - 2021 SN - 978-3-658-29716-9 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-29717-6_16 SP - 231 EP - 242 PB - Springer Vieweg CY - Wiesbaden ER - TY - CHAP A1 - Buttner, Johannes A1 - Alonso-Villa, Cristina A1 - Bohigas Boladeras, Pere A1 - Kucera, Markus A1 - Waas, Thomas T1 - The Need for New Software Architectures for Next-generation Vehicle T2 - Proceedings of the 5th International E-Conference on Advances in Engineering, Technology and Management (ICETM 2021) N2 - Assuming that future connected cars with automated driving functions will require even more computing power and communication bandwidth, the current network infrastructure as well as the existing individualized control units are not a profitable option for such vehicles. In addition, changing user expectations demand flexible architectural patterns and upgradeability of software components without the need to visit the workshop. However, the current statically developed and configured ECU architecture does not offer any practicable possibilities for this. For these reasons, the research for a new dynamic and flexible architecture is necessary. This new type of system architecture is expected to meet future requirements in terms of space, cost, performance, energy efficiency and number of required computing units in the vehicle, which will arise as a result of the implementation/inclusion of new automated driving functionalities, and due to the changes in user expectations. Solutions to this issue can be found in the field of enterprise IT (cluster computing), in which technologies such as Ethernet, container-based virtualization and flexible software architectures have proven themselves to be very efficient for years. Relevant infrastructures, for example from cloud computing providers, have commonly been used in high-performance or high-availability applications. Thus, in the research project A 3F has been investigated which of these concepts and methods can be applied to modern vehicle system architectures. One of the main goals is to assess the synergy potential of the two sectors, information technology and automotive industry, which to date have very different orientations. However, this synergy is expected to grow strongly in the course of the developments mentioned above. In the following pages, the necessary changes related to hardware and software will be discussed briefly und will be compared to concepts and possible solutions from the IT world. Y1 - 2021 UR - https://www.seekdl.org/conferences/paper/details/10605.html SN - 978-1-63248-192-4 SP - 58 EP - 61 ER - TY - CHAP A1 - Mühlbauer, Christian A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Rottengruber, Hermann T1 - Akustische Optimierung von mechatronischen Direkteinspritzsystemen und Analyse der Auswirkungen auf die Robustheit im Systembetrieb T2 - Motor- und Aggregate-Akustik: 11. Magdeburger Symposium, Tagungsband N2 - The tightening of the emission legislation and political and social demands for sustainable mobility are forcing the automotive industry to develop complex, high precision mechatronic drive systems. The increasing precision of mechatronic components generally leads to an increase in structural excitation and thus to a rise in noise. The socalled ticking of the fuel injection system has a rather low sound pressure level compared to the residual engine noise. Nevertheless, the impulsive and high frequency noise character leads to a decline concerning the perception of comfort and sound quality. In order to identify the sound quality of fuel injection systems as a frontloading measure, a system test bench has been developed which represents the structureborne and airborne sound radiation of the stand-alone injection system in a close to series configuration. In this paper, measures for the acoustic optimization of injection systems and their effects on the robustness of the system are discussed. The focus is on engine idling, since at this operating point the ticking of the injectors and the high-pressure pump can be perceived most clearly due to the low masking effects of other noise sources. For this purpose, the injection parameters were measured during full engine operation and transferred to the system test bench. By using a special development control unit, it was possible to modify the parameters, quantify their influence on the acoustic behavior and, based on this, define NVH optimized control strategies. For the robustness evaluation of the NVH optimized control strategies, key functions of the injection system were analyzed under varying boundary conditions in system operation on an injection rate test bench. N2 - Die Verschärfung der Abgasgesetzgebung sowie die politischen und gesellschaftlichen Forderungen an eine nachhaltige Mobilität zwingen die Automobilindustrie zur Entwicklung komplexer, hochpräziser mechatronischer Antriebssysteme. Die zunehmende Präzision der mechatronischen Komponenten führt dabei in der Regel zu einer Zunahme der Strukturanregung und damit zu einer Erhöhung der Störgeräusche. Das so genannte Tickern des Kraftstoffeinspritzsystems hat im Vergleich zum Restmotorgeräusch einen niedrigeren Schalldruckpegel. Dennoch führt der impulshaltige und hochfrequente Geräuschcharakter zu einem Mangel in der Komfort- und Qualitäts- 32 wahrnehmung. Um die Geräuschqualität von raftstoffeinspritzsystemen als Frontloading-Maßnahme zu identifizieren, wurde ein Systemprüfstand entwickelt, der die Körper- und Luftschallabstrahlung des Einspritzsystems in seriennaher Konfiguration abbildet. In diesem Beitrag werden Maßnahmen zur akustischen Optimierung von Einspritzsystemen und deren Auswirkungen auf die Robustheit im Systembetrieb diskutiert. Der Fokus liegt dabei auf dem Motorleerlauf, da an diesem Betriebspunkt das Tickern der Injektoren und der Hochdruckpumpe durch den geringen Maskierungseffekt anderer Geräusche am deutlichsten wahrzunehmen ist. Dazu wurden die Einspritzparameter im Vollmotorbetrieb erfasst und auf den Systemprüfstand transferiert. Durch ein spezielles Entwicklungssteuergerät war es möglich, die Parameter zu modifizieren, deren Einfluss auf das akustische Verhalten zu quantifizieren und darauf aufbauend NVHoptimierte Ansteuerstrategien zu definieren. Zur Robustheitsbewertung der NVHoptimierten Ansteuerstrategien wurden Schlüsselfunktionen des Einspritzsystems unter variierenden Randbedingungen im Systembetrieb analysiert. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.25673/36611 VL - 11 SP - 32 EP - 51 PB - Otto-von-Guericke-Universität CY - Magdeburg ER - TY - CHAP A1 - Schneider, Sebastian A1 - Mühlbauer, Christian A1 - Sittl, Christopher A1 - Rottengruber, Hermann A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Wagner, Marcus A1 - Verhey, Jesko L. ED - Rottengruber, Hermann ED - Luft, Tommy ED - Schneider, Sebastian T1 - Tickergeräuschanalyse an einem Otto-DI-Motor mittels empirischer Bewertungsformel T2 - Motor- und Aggregate-Akustik: 11. Magdeburger Symposium, Tagungsband N2 - Beim Kauf eines Pkw wird der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs stetig relevanter. Die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates nimmt hierbei eine Schlüsselrolle ein. Aufgrund der Ausprägung einzelner Störgeräusche wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese als unangenehm empfundenen Geräuschkomponenten gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu reduzieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Vor allem das impulshafte Tickergeräusch wird bei Otto-DI-Motoren als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Hierzu wurde eine empirische Formel entwickelt, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Diese ist rein empfindungsbasiert und besteht aus der Impulshaftigkeit, der Lautheit sowie der Schärfe des Motorgesamtgeräusches. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wurde die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen. Anhand von Hörversuchen mithilfe einer Expertenjury konnte die Tickergeräuschbewertungsformel anschließend verifiziert werden. Hiernach kann präzise ausgesagt werden, in welchen Motorkennfeldbereichen das Tickergeräusch die Angenehmheit des Motorgesamtgeräusches untergräbt. KW - Messtechnik KW - Geräuschentwicklung KW - Psychoakustik KW - Schallentstehung Y1 - 2021 SN - 978-3-948749-02-6 U6 - https://doi.org/10.25673/36611 SP - 65 EP - 86 PB - Otto-von-Guericke-Universität CY - Magdeburg ER - TY - CHAP A1 - Brückl, Oliver A1 - Wildfeuer, M. A1 - Schächinger, J. T1 - Systemdienstleistungen durch Biogasanlagen T2 - Biogas in der Landwirtschaft - Stand und Perspektiven: 7. FNR/KTBL-Onlinetagung 29.-30.09.2021, Darmstadt KW - Biogasanlage Y1 - 2021 SN - 978-3-945088-83-8 SP - 92 EP - 101 CY - Darmstadt ER - TY - CHAP A1 - Jupke, Michael A1 - Reindl, Andrea A1 - Meier, Hans A1 - Niemetz, Michael ED - Pinker, Jiří T1 - Bidirectional DC-DC Converter with Digital Droop Parameterization T2 - 26th 2021 International Conference on Applied Electronics (AE): 7-8 Sept. 2021 Pilsen, Czech Republic N2 - The key for decentralized battery systems is a robust and communication-less control strategy for autonomous power sharing of parallel-connected DC-DC converters. Battery systems improve the reliability and quality of power supply in renewable energy systems and enable power supply for off-grid, mobile applications, including islanded grids, home storage, and electric vehicles. In many cases, components with different electrical properties require different voltage levels. An adaptation is consequently essential and is normally implemented in DC grids for the batteries via bidirectional DC-DC converters. The power flow in both directions can thus be ensured. To achieve a power distribution in parallel connected DC-DC converters, a droop control in the form of a virtual internal resistor can be used. This paper presents a novel approach of a DC-DC converter with a digitally parameterizable droop resistor, whose voltage regulation is based on an analog operational amplifier circuit to ensure low delays and robustness. The droop resistor is adjusted with a microcontroller, which offers the possibility to apply a higher-level control for load sharing via an interface. Mathematical correlations are used to clearly define the parameters of the control. Furthermore, the circuit was completely simulated and tested in the hardware setup. The shown results verify the functionality and indicate only minor deviations. Therefore, this circuit is important for future use in distributed battery systems. KW - battery storage plants KW - DC-DC power convertors KW - power convertors KW - distributed power generation KW - microcontrollers KW - voltage regulators KW - voltage control KW - power generation control KW - power grids Y1 - 2021 SN - 978-80-261-0972-3 U6 - https://doi.org/10.23919/AE51540.2021.9542920 SP - 1 EP - 6 PB - Institute of Electrical and Electronics Engineers ER - TY - CHAP A1 - Reindl, Andrea A1 - Singer, Thomas A1 - Meier, Hans A1 - Niemetz, Michael A1 - Park, Sangyoung T1 - Framework to Test DC-DC Converters Developed for a Decentralized Battery Management System T2 - 2021 International Conference on Applied Electronics (AE): 7-8 Sept. 2021, Pilsen, Czech Republic N2 - DC- DC converters control the power flow and thus the power distribution between the components on different voltage levels. They are essential for (dis)charging batteries and influence the safety and stability of the entire battery management system (BMS). Therefore, testing the functionality and the reliability of DC-DC converters is crucial. This is especially true for decentralized battery management systems (DBMS), where multiple nodes communicate to collectively control the system. The used DC-DC converters are modified to parameterize them during operation via microcontroller interfaces. Integrating the communication into the control loop requires an analysis of the control behavior due to additional delays. Therefore, this paper proposes a framework to test DC-DC converters considering the control and communication perspectives. The response time, the control accuracy and stability of these DC-DC converters, e.g., under continuous and abrupt load changes, are measured in automated tests. The dedicated software framework simulates the DBMS and stimulates the hardware components (e.g. electronic loads, data acquisition) via respective interfaces (CAN, RS232). This allows the test of various DC-DC converters with flexibly adaptable load and power generation profiles. An initial application validates the test framework by verifying the aforementioned aspects and thus the applicability of a DC-DC converter within the DBMS. KW - Batteries KW - Battery management system KW - Battery management systems KW - Control systems KW - DC-DC converter KW - DC-DC power converters KW - decentralized control KW - hardware in the loop testing KW - object oriented programming KW - Power system stability KW - Python KW - Stability analysis KW - system testing KW - Time measurement Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.23919/AE51540.2021.9542882 SP - 1 EP - 6 PB - IEEE ER - TY - CHAP A1 - Reindl, Andrea A1 - Meier, Hans A1 - Niemetz, Michael A1 - Park, Sangyoung T1 - Decentralized Battery Management System with Customized Hardware Components T2 - IEEE 19th Student Conference on Research and Development (SCOReD), Sustainable Engineering and Technology towards Industry Revolution: 23-25 Nov. 2021, Kota Kinabalu, Malaysia N2 - With an increasing number of sold electric vehicles (EVs), a large number of used batteries will be at disposal. How to deal with these resources is one of the major challenges in reducing the environmental impact of batteries throughout their entire life cycle. Heterogeneous cell parameters due to the different usage histories are a challenge for second-life use. The effort and cost of remanufacturing required to test and assemble a new battery pack is a further concern. Systems that combine battery packs/modules without full reassembly offer advantages such as cost and reusability. A decentralized battery management system (DBMS) provides a suitable architecture for such systems involving different types of batteries. In this paper, an architecture for a decentralized, battery state-dependent control is shown. The proposed DBMS supports various types of batteries, is scalable and flexibly adaptable for a wide range of applications. Despite the significant advantages, there are increased requirements to meet for the hardware implementation and the applied control strategies. Therefore, the necessary hardware components and their requirements are described and the hardware implementations are provided. KW - battery fitness KW - Battery management system KW - Battery management systems KW - bidirectional power flow KW - Computer architecture KW - Costs KW - DC-DC power converters KW - decentralized control KW - Electric vehicles KW - Hardware KW - load sharing KW - Microprocessors KW - Renewable energy sources KW - second life battery Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1109/SCOReD53546.2021.9652737 SP - 350 EP - 355 PB - IEEE ER -