Energie-Systeme

Viele Ansätze der Mechatronik können im Bereich der Energietechnik erfolgreich angewendet werden. Die Forschung im Bereich Energie-Systeme befasst sich mit einem breiten Spektrum an Fragestellungen in einem Sektor, der aktuell dynamischen Veränderungsprozessen unterworfen ist. Ein wesentlicher Teil der Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten befasst sich mit dem Thema der Energiespeicherung und wird um gesamtsystemische Fragestellungen, wie z.B. Smart Grid oder Sektorenintegration, ergänzt.

Der erste Schwerpunkt der Gruppe liegt auf kinetischen Energiespeichersystemen. Hier wird ausgehend von der langjährigen Tradition der Magnetlagertechnik am IMS eine innovative Bauform realisiert und praktisch erprobt. Ein wesentlicher Bestandteil der Forschungsarbeiten sind Weiterentwicklungen der beteiligten Komponenten, wie die angesprochene Magnetlagerung, die Fanglager oder die Ermittlung der Dauerfestigkeit von Faser-Kunststoffverbund-Rotoren mittels eigens entwickeltem Schleuderprüfstand.

Der zweite Schwerpunkt erweitert die kinetischen Energiespeichersysteme mit Lithium-Ionen-Batterien zu leistungsfähigen hybriden Speichersystemen, die im Verbund deutlich bessere Eigenschaften als die beteiligten Einzelspeichersysteme aufweisen. Die Wirtschaftlichkeit der hybriden Energiespeicher für sowohl stationäre als auch für mobile Anwendungen wird simulativ untersucht. Das hybride Konzept wird durch eigenentwickelte Prototypen in verschiedenen Anwendungen praktisch erprobt.

Neben den Entwicklungen im Bereich der kinetischen und hybriden Energiespeichersysteme wird im dritten Schwerpunkt an Betriebsstrategien für komplexe Smart Grids geforscht. Bei der Untersuchung lokaler Energie-Systeme werden nicht ausschließlich elektrische Komponenten abgebildet, sondern es werden multimodale Modelle der Smart Grids erstellt. Somit können verschiedene sektorenübergreifende Effekte zwischen den elektrischen und thermischen Subsystemen untersucht, aber auch weitere Aspekte, wie z.B. Elektromobilität, integriert werden. Die Forschungsarbeiten reichen von Machbarkeitsstudien bis hin zu praktischen Erprobungen in realen Energie-Systemen.