Praktikum Energiespeicher

Aufgrund des hohen Anteils des Energiespeichers an der Wertschöpfung von E-Fahrzeugen, kommt einem umfangreicheren Wissen sowie praktische Erfahrungen in diesem Bereich eine hohe Bedeutung zu. Deshalb wurde an der TH Ingolstadt im Rahmen der Bildungsinitiative „Schaufenster Elektromobilität Bayern-Sachsen“ ein Batterietestsystem entwickelt, das eine praxisnahe Ausbildung von Studierenden erlaubt. Das Tischgerät unterstützt temperaturabhängige Versuche mit Lithium-Ionen-Zellen und anderen Energiespeicherzellen, während ein spezielles Sicherheitsmodul jederzeit ein Höchstmaß an Sicherheit im Versuchsbetrieb gewährleistet.
Damit sich Absolventen im rasch entwickelnden Gebiet elektrochemischer Zellen stets kompetent zurechtfinden, wurde ein neues Energiespeicherpraktikum entwickelt. Studierende sollen ihr Grundverständnis für elektrochemische Speicher stärken und das prinzipielle Verhalten einer Zelle praktisch erfahren können. Hauptziel ist, dass sie den Umgang mit den wichtigsten Kenngrößen und Parametern von Batteriezellen erlernen und diese auch selbstständig durch Versuchsaufbauten ermitteln können – Kompetenzen, die später nötig sind, um Energiespeichersysteme auszulegen oder in ein System zu integrieren. Das Energiespeicherpraktikum umfasst vier grundsätzliche Lernbereiche:

•    Kontaktübergangswiderstand
•    Zellspannung in Abhängigkeit des Ladezustands
•    Innenwiderstand und Maximalleistung
•    Energieinhalt und Wirkungsgrad

Diese Themen werden während verschiedenster Versuche in fünf Lehr-Terminen mit je drei Zeitstunden erfahren. Das Praktikum führt auf einen abschließenden Matlab-Simulink-Workshop hin, in dem die Messungen der Studierenden genutzt werden, um ein Simulationsmodell zu parametrisieren und ein Energiespeichersystem auszulegen.
Vorlesungsbegleitende Laborpraktika finden unter speziellen Rahmenbedingungen statt – etwa zeitlichen, räumlichen und finanziellen Begrenzungen – und müssen sich gleichzeitig hohen Anforderungen an die Sicherheit der Studierenden unterordnen. Gebrauchsfertige industrielle Zelltester und Temperaturschränke, die meist große, gegebenenfalls mehrkanalige und teure Geräte sind, können daher als Testsysteme im Lehrlabor für die Arbeit studentischer Kleinstgruppen nicht eingesetzt werden.
Im Rahmen der Schaufenster-Initiative Bayern- Sachsen „Elektromobilität verbindet“ wurde deshalb zum Einsatz im Energiespeicherpraktikum ein neues, handliches 19-Zoll-Zelltestsystem entwickelt, das klein, flexibel und sicher ein effektives und individuelles Lernen der Studierenden ermöglicht. Besonders die Kombination aller für den Lehrbetrieb nötigen Funktionen in kompakter Ausführung ist ein Alleinstellungsmerkmal. Die TH Ingolstadt stattete ein komplettes Lehrlabor mit 13 dieser Geräte aus und erprobt sie in Studiengängen der Elektrotechnik und Elektromobilität. Die Studierenden begrüßen die praktischen Versuche am Tester und bevorzugen das neue Hands-On-Praktikum gegenüber Versuchen mit Batteriezellen, die auf Computersimulation basieren.

Fabian Steger