Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)

Elektrochemische Speicher im System – Zuverlässigkeit und Integration

  • Projektteam: Weil, Marcel (Projektleitung), Torsten Fleischer, Manuel Baumann
  • Förderung: Helmholtz Portfolio Projekt
  • Starttermin: 2011
  • Endtermin: 2015
  • Projektpartner: FZJ - Forschungszentrum Jülich; DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; HZDR - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf; HZG - Helmholtz-Zentrum Geesthacht; UFZ - Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Leipzig; RWTH Aachen; Justus-Liebig-Universität Gießen; Universität Hamburg
  • Forschungsgruppe:

    Forschung für nachhaltige Energietechnologien

Projektbeschreibung

Effiziente und kostengünstige elektrochemische Energiespeicherung besitzt eine hohe Bedeutung für zukünftige nachhaltige Energie- und Transportsysteme. Wesentliche technische und wissenschaftliche Herausforderungen liegen u. a. in der Lösung von Zielkonflikten hinsichtlich Energie- sowie Leistungsdichte und Betriebsdauer. Batteriesysteme unterliegen dabei je nach Anwendung sehr spezifischen sowie gegensätzlichen Anforderungen. Im Rahmen des Helmholtz-Portfolioansatzes wird angestrebt, die Anwendungsanforderungen in der gezielten Forschung und Entwicklung auf Systemebene und ihre Integration in Antriebs- und elektrischen Energieversorgungssystemen abzubilden. Die Entwicklung hochwertiger Elektroden, Zellen und Batterien bildet dabei wesentliche Elemente des Projektes. Die von KIT und FZJ durchgeführte ergänzende Systemanalyse hat zum Ziel mittels techno-ökonomischer und -ökologischer Szenarienentwicklung Innovationsrisiken zu minimieren sowie Innovationspotenziale zu identifizieren. Ferner werden die Innovationserwartungen von Technologieentwicklern beleuchtet, sowie mögliche Auswirkungen von Nutzerverhalten von Batterie betriebenen Fahrzeugen analysiert.

Im Rahmen des Projektes sind als Helmholtzzentren das KIT, FZJ und DLR beteiligt. Die externen Partner, die Universitäten Münster und Gießen sowie RWTH Aachen, TU München und TU Darmstadt, ergänzen als ausgewiesene Experten das Konsortium ideal.

Publikationen


2019
Proceedingsbeiträge
Zippel, F.; Weil, M.; Hofmann, M.; Baumann, M.
Use Cases of Battery Storage for Optimized Grid Load of Different Industries.
2019. NEIS 2019 : Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems Hamburg, 19 – 20 September 2019. Ed.: D. Schulz, 234–239, VDE Verlag, Berlin 
2017
Zeitschriftenaufsätze
2016
Zeitschriftenaufsätze
Peters, J.; Buchholz, D.; Passerini, S.; Weil, M.
Life cycle assessment of sodium-ion batteries.
2016. Energy and Environmental Science, 9 (5), 1744–1751. doi:10.1039/C6EE00640JVolltextVolltext der Publikation als PDF-Dokument
Vorträge
Peters, J.
Über die Relevanz von Performanceparametern von Li-Ion Batterien für deren Umweltauswirkungen.
2016. 10th Battery Experts Forum (2016), Aschaffenburg, Deutschland, 6.–7. April 2016 
Peters, J.
Li-Ion Batterien und deren Umweltauswirkungen.
2016. Energiefahrplan 2050 – Weichen stellen für morgen : 24.C.A.R.M.E.N. Symposium, Würzburg, 11.-12.Juli 2016 
Weil, M.
Sustainability analysis of electrochemical/electrostatic energy storages systems for mobile and stationary applications.
2016. 8th Indo-German Frontiers of Engineering (2016), Potsdam, Deutschland, 19.–22. Mai 2016 
Weil, M.; Peters, J.; Rodrigues Garcia, G.; Baumann, M.
Prospektive Nachhaltigkeitsanalysen von Energiespeichern für mobile und stationäre Netzanwendungen.
2016. Helmholtz Research School on Energy Scenarios, KIT, Karlsruhe, 1.Februar 2016 
2015
Buchaufsätze
Fournier, G.; Baumann, M.; Dittes, S.; Lindenlauf, F.; Weil, M.
V2G und P2G als Bindeglied zwischen Erneuerbaren Energien und zukünftiger Individualmobilität.
2015. Entscheidungen beim Übergang in die Elektromobilität: technische und betriebswirtschaftliche Aspekte. Hrsg.: Heike Proff, Proff, H. [Hrsg.] Entscheidungen beim Übergang in die Elektromobilität : Technische und betriebswirtschaftliche Aspekte Wiesbaden : Springer Gabler, 2015, 115–128, Springer, Wiesbaden 
Zeitschriftenaufsätze
Vorträge
Baumann, M.
Prospective system analysis of stationary battery systems under the frame of constructive technology assessment.
2015. 6th Winterschool on Technology Assessment (2015), Lissabon, Portugal, 9. Dezember 2015 
Baumann, M.; Moniz, A.; Weil, M.
Emerging energy storage systems in future electricity systems: Potential technology transition paths.
2015. "Encrontro de Prospectiva", Évora (2015), Evora, Portugal, 11. September 2015 
Fournier, G.; Baumann, M.
Innovative mobility in rural areas. The case of Black Forest.
2015. 3rd Electromobility Challenging Issues Conference (2015), Singapur, Singapur, 1.–4. Dezember 2015 
Weil, M.; Baumann, M.; Zimmermann, B.
Prospektive Nachhaltigkeitsanalysen von Energiespeichern für mobile und stationäre Anwendungen.
2015. Vortrag, Universität Bamberg (2015), Bamberg, Deutschland, 20. Mai 2015 
Weil, M.; Zimmermann, B.; Dura, H.; Ziemann, S.; Baumann, M.; Rodriguez Garcia, G.
Responsible development of innovations - how to assess economic and ecological sustainability of new and emerging technologies?.
2015. Vortrag, Central Electrochemical Research Institute, Chennai (2015), Chennai, Indien, 23. Februar 2015 
Weil, M.; Zimmermann, B.; Dura, H.; Ziemann, S.; Baumann, M.; Rodriguez Garcia, G.
Responsible development of innovations - how to assess economic and ecological sustainability of new and emerging technologies?.
2015. Vortrag, Central Electrochemical Research Institute, Karaikudi (2015), Karaikudi, Indien, 24. Februar 2015 
Weil, M.; Zimmermann, B.; Dura, H.; Ziemann, S.; Baumann, M.; Rodriguez Garcia, G.
Responsible development of innovations - how to assess economic and ecological sustainability of new and emerging technologies?.
2015. Vortrag, Centre for Green Energy Technology, Puducherry (2015), Pondicherry, Indien, 26. Februar 2015 
Weil, M.; Zimmermann, B.; Dura, H.; Ziemann, S.; Hajek, M.; Garcia, G. R.; Baumann, M.
Elektrochemische Energiespeicher im Fokus der Nachhaltigkeit.
2015. focus.energie "Brennpunkt Batterie" (2015), Karlsruhe, Deutschland, 23. März 2015 
Zimmermann, B.
Zeitaufgelöste, agentenbasierte Modellierung zur Ökobilanzierung von Elektromobilität in Deutschland.
2015. 11. Ökobilanzwerkstatt (2015), Pforzheim, Deutschland, 14.–16. September 2015 
Poster
Baumann, M.; Zimmermann, B.; Boavida, N.; Moniz, A.; Reichenbach, M.; Schippl, J.; Weil, M.
Technology transition pathways towards electric mobility: the reconfiguration of stakeholder networks and impact on battery development.
2015. 23rd International Colloquium of GERPISA (2015), Paris, Frankreich, 10.–12. Juni 2015 
Weil, M.; Rodriguez Garcia, G.; Ziemann, S.; Baumann, M.; Zimmermann, B.; Hajek, M.; Dura, H.
Sustainability analysis of electrochemical/electrostatic energy storage systems for mobile and stationary applications.
2015. 7th Indo-German Frontiers of Engineering Symposium (2015), Agra, Indien, 19.–22. Februar 2015 
Zimmermann, B.; Baumann, M.; Reiß, J.; Rodriguez Garcia, G.; Weil, M.
Social life cycle assessment as a pillar of sustainability analysis of batteries: The case of LiFePO₄.
2015. 25th SETAC Europe (2015), Barcelona, Spanien, 3.–7. Mai 2015 
2014
Zeitschriftenaufsätze
Proceedingsbeiträge
Stenzel, P.; Baumann, M.; Fleer, J.; Zimmermann, B.; Weil, M.
Database development and evaluation for techno-economic assessments of electrochemical energy storage systems.
2014. Proceedings of the IEEE International Energy Conference (EnergyCon 2014), Dubrovnik, HR, May 13-16, 2014. Ed.: I. Kuzle, 1334–1342, IEEE, Piscataway, N.J. doi:10.1109/ENERGYCON.2014.6850596
Vorträge
Baumann, M.
Grid battery energy storage in future electricity grids: techno-economic-ecologic potentials and market diffusion obstacles.
2014. 5th Winter School on Technology Assessment, Lisboa, P, December 5, 2014, 5th Winter School on Technology Assessment (2014), Lissabon, Portugal, 5. Dezember 2014 
Baumann, M.
Newest insights from the prospective analysis of stationary battery systems under the frame of constructive technology assessment.
2014. 4th Doctoral Conference on Technology Assessment, Lisboa, P, June 26, 2014, 4th Doctoral Conference on Technology Assessment (2014), Lissabon, Portugal, 26. Juni 2014 
Baumann, M.; Poncette, D.; Zimmermann, B.; Weil, M.
Evaluation of calculation methods, models and data sources for life cycle costing on the example of stationary battery systems.
2014. Society And Materials International Conference (SAM 2014), Liege, B, May 20-21, 2014, 8th Society and Materials International Conference (SAM 2014), Lüttich, Belgien, 20.–21. Mai 2014 
Fournier, G.; Baumann, M.
Innovative mobility in rural areas.
2014. 2nd Armand Peugeot Chair International Conference, Paris, F, December 18-19, 2014, 2nd Armand Peugeot Chair International Conference (2014), Paris, Frankreich, 18.–19. Dezember 2014 
Rodriguez Garcia, G.
Modeling in life cycle assessment for WWT.
2014. 4th IWA/WEF Wastewater Treatment Modelling Seminar, Spa, B, March 30 - April 2, 2014 
Rodriguez Garcia, G.
Strengths and weaknesses of USEtox in praxis: application to LIB production and recycling.
2014. 24th Annual Meeting of the Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC), Basel, CH, May 11-15, 2014 
Stenzel, P.; Baumann, M.; Fleer, J.; Zimmermann, B.; Weil, M.
Database development and evaluation for techno-economic assessments of electrochemical energy storage systems.
2014. IEEE International Energy Conference (EnergyCon 2014), Dubrovnik, HR, May 13-16, 2014, IEEE International Energy Conference and Exhibition (ENERGYCON 2014), Dubrovnik, Kroatien, 13.–16. Mai 2014 
Poster
Weil, M.; Baumann, M.; Dura, H.; Zimmermann, B.; Simon, B.; Ziemann, S.; Rodriguez Garcia, G.
Economic and ecological evaluation of electrochemical/electrostatic energy storage systems for mobile and stationary applications.
2014. 6th Indo-German Frontiers of Engineering Symposium, Potsdam, May 22-25, 2014, 6th Indo-German Frontiers of Engineering Symposium (2014), Potsdam, Deutschland, 22.–25. Mai 2014 
2013
Buchaufsätze
Baumann, M.
Prospective system analysis of stationary battery systems under the frame of constructive technology assessment.
2013. Grid Battery Energy Storage in Future Electricity Grids: Techno-Economic-Ecologic Potentials and Market Diffusion Obstacles, Baumann, M. Grid Battery Energy Storage in Future Electricity Grids : Techno-Economic-Ecologic Potentials and Market Diffusion Obstacles Lisboa : Universidade Nova de Lisboa, IET, 2013 (Enterprise and Work Innovation Studies ; 9), 9–27, Universidade Nova de Lisboa, Lissabon 
Proceedingsbeiträge
Baumann, M.; Zimmermann, B.; Dura, H.; Simon, B.; Weil, M.
A comparative probabilistic economic analysis of selected stationary battery systems for grid applications.
2013. 4th International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP), Alghero, I, June 11-13, 2013, 87–92, IEEE, Piscataway, NJ. doi:10.1109/ICCEP.2013.6586972
Zimmermann, B.; Baumann, M.; Simon, B.; Dura, H.; Weil, M.
A comparative analysis of the cumulative energy demand of stationary grid-integrated battery systems.
2013. Proceedings of the International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, I, June 11-13, 2013, Proceedings of the International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, I, June 11-13, 2013 Piscataway, N.J. : IEEE, 2013, 87–92, IEEE 
Forschungsberichte/Preprints
Baumann, M.
A constructive technology assessment of stationary energy storage systems: prospective life cycle orientated analysis.
2013. IET Working Paper Series No. WPSO1/2013 Monte de Caparica : Universidade Nova de Lisboa, Centro de Investigacao em Inovacao Empresarial e do Trabalho (IET), 2013 
Vorträge
Baumann, M.
Streamlined LCA stationärer elektrochemischer Energiespeicher als Komponente einer auf constructive technology assessment (CTA) basierten multikriteriellen Analyse.
2013. Ökobilanz Werkstatt, Graz, A, 23.-25. September 2013, Ökobilanzwerkstatt (2013), Graz, Österreich, 23.–25. September 2013 
Baumann, M.; Zimmermann, B.; Dura, H.; Simon, B.; Weil, M.
A comparative probabilistic economic analysis of selected stationary battery systems for grid applications.
2013. International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, I, June 11-13, 2013, International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, Italien, 11.–13. Juni 2013 
Boavida, N.; Baumann, M.; Moniz, A.; Schippl, J.; Reichenbach, M.; Weil, M.
Technology transition towards electric mobility - Technology assessment as a tool for policy design.
2013. 21st International Colloquium of GERPISA - The International Network of the Automobile, Paris, F, June 12-14, 2013, 21st International Colloquium of GERPISA (2013), Paris, Frankreich, 12.–14. Juni 2013 
Weil, M.; Zimmermann, B.; Ziemann, S.; Baumann, M.; Dura, H.; Simon, B.; Rodriges, G. R.
Life cycle assessment of nano enabled lithium ion batteries.
2013. SOMABAT-Advanced Workshop ’New Challenges in Li-Batteries Materials and Components for EVs’, Valencia, E, December 18-19, 2013, SOMABAT-Advanced Workshop (2013), Valencia, Spanien, 18.–19. Dezember 2013 
Zimmermann, B.; Baumann, M.; Simon, B.; Dura, H.; Weil, M.
A comparative analysis of the cumulative energy demand of stationary grid-integrated battery systems.
2013. International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, I, June 11-13, 2013, International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, Italien, 11.–13. Juni 2013 
Poster
Baumann, M.; Weil, M.; Moniz, A. B.; Hauser, C.
Sustainability of energy storage technologies. A concept for a life cycle orientated constructive technology assessment.
2013. 4th International Conference on Sustainability Transitions (IST 2013), Zürich, Schweiz, 18.–21. Juni 2013 
Baumann, M.; Zimmermann, B.; Weil, M.
Probabilistische Life Cycle Costs elektrochemischer Energiespeichertechnologien auf Basis eines deterministischen Vollkostenmodells.
2013. Energiewende - Zwischen Konzept und Umsetzung, Bonn, 3.-4. Juni 2013, "Energiewende - Zwischen Konzept und Umsetzung" (2013), Bonn, Deutschland, 3.–4. Juni 2013 
2012
Vorträge
Baumann, M.
A constructive technology assessment of stationary energy storage systems. A prospective sustainability analysis with the focus on electrochemical storage systems.
2012. 3rd Winter School on Technology Assessment, Lisboa, P, December 10, 2012, 3rd Winter School on Technology Assessment (2012), Lissabon, Portugal, 10. Dezember 2012 
Baumann, M.; Dura, H.; Simon, B.; Frankenberg, A.; Zimmermann, B.; Weil, M.
Systemanalytische Untersuchungen für elektrochemische Speicher.
2012. Workshop ’Alternative Antriebstechnologien bei sich wandelnden Mobilitätsstilen’, Karlsruhe, 8.-9.März 2012, Workshop "Alternative Antriebstechnologien bei sich wandelnden Mobilitätsstilen" (2012), Karlsruhe, Deutschland, 8.–9. März 2012 
Fournier, G.; Baumann, M.; Buchgeister, J.; Weil, M.; Seign, R.
Elektrofahrzeuge als virtuelle Speicher zur Kompensierung volatiler erneuerbarer Energien in Deutschland - Ein neues Geschäftsmodell?.
2012. 4. Wissenschaftsforum Mobilität (2012), Duisburg, Deutschland, 21. Juni 2012 

Kontakt

Dr.-Ing. Marcel Weil
Karlsruher Institut für Technology (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Tel.: 0721 608-26718
E-Mail