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Partner Call offen bis: 31. Juli 2022

Projektstart: Q4 2022

Zielsetzung

Entwicklung eines Energiespeicher- und Verbrauchsdemonstrationssystems für ein Wohnszenario mit einem neuartigen hybriden Batteriespeichersystem (HBSS) und einem EEBUS-basierten intelligenten Energiemanagementsystem (EMS)

Die Research Division Power Electronics bei SAL möchte ein Forschungsprojekt zur Entwicklung eines Demonstrationssystems mit einem hybriden Batteriespeichersystem (Redox-Flow-Batterie plus Superkondensator und Schnittstellenwandler), einem Photovoltaik-Erzeugungssystem (PV-Paneele und Wechselrichter), einer Stromverteilungseinheit (Backup-Box), einem intelligenten Stromzähler, elektrischen Verbrauchern (Wallbox für das Laden von Elektrofahrzeugen, Haushaltsgeräten, Leuchten usw.) und einem Energiemanagementsystem (EMS) initiieren.
Ein Forschungsschwerpunkt des Projekts ist die HBSS, bei der die Redox-Flow-Batterie (RFB) mit geringer Leistungsdichte mit einem Superkondensator (SC) mit hoher Leistungsdichte kombiniert wird. Dementsprechend wird ein bidirektionaler AC/DC-Schnittstellenwandler entwickelt, um die HBSS an das Niederspannungsnetz anzuschließen.Folgende Forschungsthemen sind geplant:

  • Hocheffiziente und kostengünstige Schnittstellenwandlertopologie
  • Optimales Schnittstellenwandlersystem mit möglichem modularem Aufbau zur einfachen und flexiblen Erweiterung von Speicherkapazität und Leistung 
  • Energieeffiziente Steuerung des Schnittstellenwandlers in verschiedenen Betriebsarten (Laden, Entladen, netzgekoppelt, netzunabhängig, usw.)
  • Sicherheitsaspekte von Batteriespeichersystemen für Wohngebäude mit und ohne galvanische Trennung zum Netz
  • Systembetrieb unter unsymmetrischen und fehlerhaften Netzbedingungen

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist das intelligente EMS, für das eine Hardware- und eine zugehörige Softwareplattform entwickelt werden sollen. Das EEBUS-Kommunikationsprotokoll wird für das EMS implementiert, um Geräte in einem typischen Wohnszenario (HBSS, PV-Wechselrichter, intelligenter Zähler, Stromverteilungseinheit und verschiedene Lasten) miteinander zu verbinden und mit dem Netz zu kommunizieren. Die EMS-Plattform wird mit anderen allgemein verwendeten Kommunikationsprotokollen wie OpenADR, WiFi, Bluetooth, ZigBee usw. kompatibel sein. Auf der Grundlage der implementierten EMS-Plattform wird das zuvor erwähnte Demonstrationssystem aufgebaut und die folgenden Forschungsthemen werden behandelt und demonstriert:

  • Intelligente Energiekoordinierungsstrategie für HBSS- und PV-Systeme mit dem Ziel, den Energieverlust durch Erzeugung und Speicherung zu minimieren
  • KI-basierte intelligente Energiemanagementstrategie und Leistungsflusskontrollalgorithmus mit dem Ziel, den Energieverlust und die Kosten für den Eigentümer des gesamten Haushalts zu minimieren
  • Intelligenter Schutz und autonome Energie-Backup-Lösung für kritische Lasten 

Erwartete Ergebnisse

In diesem Projekt wird ein bidirektionales AC/DC-Schnittstellenkonvertersystem für die HBSS entwickelt und getestet, wobei die folgenden Merkmale validiert werden sollen:

  • Fähigkeit des entworfenen Wandlersystems (sowohl Topologie als auch Systemarchitektur) zum Laden/Entladen des HBSS
  • Hocheffizienter Betrieb des Konvertersystems durch Laden/Entladen der HBSS unter verschiedenen Ladeleistungen und Lastbedingungen
  • Steuerung des Stromrichters für einen stabilen Betrieb in verschiedenen Modi (Laden, Entladen, netzgekoppelt, netzunabhängig usw.) und einen reibungslosen Übergang zwischen diesen Betriebsmodi

Es wird eine Hardware- und Softwareplattform für EMS auf der Grundlage des EEBUS-Kommunikationsprotokolls entwickelt und für die folgenden Funktionen validiert:

  • Kommunikationsschnittstelle von anderen Protokollen zu EEBUS und umgekehrt
  • Kommunikation und Koordination mit anderen Geräten/Anlagen (HBSS-Schnittstellenwandler, PV-Wechselrichter, Smart Meter, Stromverteilungseinheit, Smart Meter usw.) über EEBUS

Schließlich wird dieses Projekt zu einem voll funktionsfähigen Demonstrationssystem für ein Wohnszenario führen, das alle oben erwähnten Elemente enthält. Der zuverlässige und energieeffiziente Betrieb des gesamten Systems in einem typischen Haushaltsszenario auf der Grundlage einer intelligenten Energiemanagementstrategie wird demonstriert, wobei der Schwerpunkt auf folgenden Aspekten liegt:

  • Intelligente Energieerzeugung, -speicherung und -verbrauch mit minimalen Energieverlusten und Kosten für den Eigentümer
  • Schutz der Geräte bei internen und externen Fehlerzuständen
  • Zuverlässige Notstromversorgung für kritische Lasten (USV-Funktion)

Aufruf für Partner

Das Projekt wird über das SAL-Kooperationsmodell finanziert. Weitere Informationen finden Sie unter diesem Link: silicon-austria-labs.com/en/collaboration/cooperative-research/

Je nach Umfang des Projekts suchen wir nach Industriepartnern mit Geschäftsschwerpunkt oder Interesse in den folgenden Bereichen, die jedoch nicht darauf beschränkt sind:

  • Anbieter von Redox-Flow-Batterien
  • Anbieter von Superkondensatoren
  • Anbieter von PV Paneelen und PV-Wechselrichtern für private Anwendungen
  • Anbieter von Produkten und Lösungen für die Energiespeicherung in Wohngebäuden
  • Anbieter von HVAC-Lösungen (Heizung, Lüftung, Klimaanlagen)
  • Anbieter von Ladegeräten für Elektrofahrzeuge (sowohl onboard als auch offboard)
  • Hersteller von magnetischen Materialien und Komponenten
  • Anbieter von PCB-Integrations- und Einbettungstechnologie

Partner mit anderem Hintergrund und zusätzlichen Ideen, die sich an dem Projekt beteiligen möchten, sind ebenfalls willkommen. Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Gespräche.

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