Dezentrale elektrische Energiespeicherung mittels kinetischer Energiespeicher in Außenläufer-Bauform

Dezentrale stationäre Energiespeicher können eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung von Stromnetzen übernehmen. Zum aktuellen Zeitpunkt sind allerdings nur wenige Anwendungsszenarien wirtschaftlich darstellbar und die Anforderungen an das Energiespeichersystem können nicht explizit abgeleitet werden. Kinetische Energiespeicher werden bislang hauptsächlich zur unterbrechungsfreien-Stromversorgung (USV) mit geringer Kapazität aber hoher Leistung eingesetzt. Der erreichte Reifegrad von Technologien wie aktiven Magnetlagern und Materialien wie Faser-Kunststoff-Verbunden ermöglichen jedoch neue Konzepte. Besonders vielversprechend ist die hochintegrierte Außenläuferbauform. Der erste Teil dieser Arbeit widmet sich der skizzierten Problemstellung indem eine technologieneutrale Entwicklungsmethodik für elektrische Energiespeichersysteme entwickelt wird. Ausgehend von einem Anwendungsgebiet erfolgen dessen Analyse und die Ableitung der technologieneutralen Anforderungen an das Energiespeichersystem. Hierauf folgen dessen Auslegung und die Entwicklung der Betriebsstrategie sowie die abschließende Bewertung des Systemverhaltens. Im zweiten Teil der Arbeit wird ein entwickelter kinetischer Energiespeicher in Außenläufer-Bauform vorgestellt. Das analytische Modell des Systems berücksichtigt die Auslegung der Schlüsselkomponenten Schwungmasse, aktive Magnetlagerung und Motor-Generator-Einheit sowie die beim Betrieb resultierenden Verluste. Dieses Modell wird in die Entwicklungsmethodik des ersten Teils eingebunden, mittels Parameterstudien werden verschiedene Systeme ausgelegt und verglichen. Der experimentelle Funktionsnachweis des entwickelten Systems schließt die Arbeit ab.