Voltavision Kontaktiersystem bei Orion Carbon Black

Effiziente Batterietests für die Zukunft: Carbon Black Anbieter Orion setzt auf intelligente Systemintegration mit Kontaktierlösung von Voltavision

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Die steigenden Anforderungen an leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien verlangen nach Weiterentwicklung und modernsten Testverfahren. Die Orion Engineered Carbons GmbH, ein führendes Unternehmen im Bereich Spezialchemie, hat an seinem Innovationsstandort in Köln ein neues Testzentrum aufgebaut, um maßgeschneiderte Produkt- und Prozessentwicklungen für Ruß-Anwendungen in Batterien zu beschleunigen. Als ein weltweit führender Anbieter produziert das Unternehmen hochreines, leitfähiges Acetylen Black, das die Effizienz von Lithium-Ionen-Akkus durch eine bessere elektrische Leitfähigkeit und längere Lebensdauer maßgeblich erhöht.

 

Im Battery Innovation Center kommt ein zukunftssicheres Batterietestsystem zum Einsatz, das unter der Verantwortung von Dr. Dietmar Jansen, Chemist Energy Systems bei Orion, in enger Zusammenarbeit mit den Technologiepartnern Digatron und Voltavision entstand.

 

Mit gebündelter Expertise zum Hightech-Testlabor

Gemeinsam mit Digatron, Weltmarktführer für Testsysteme, und Voltavision, Betreiber und Entwickler von Batterieprüflaboren, wurde eine hochintegrierte Laborinfrastruktur realisiert. Im Mittelpunkt stehen dabei Digatrons MCT-ME Zelltester inklusive zwei Temperaturkammern, dessen Herzstück ein hochmodernes Zellkontaktiersystem des Bochumer Experten Voltavision ist. So wurden auf Vorschlag von Dr. Dietmar Jansen insgesamt 80 Voltavision ESF-45 als platzsparende Kontaktierlösung für kleinere Pouch-Zellen integriert, die eine effiziente und reproduzierbare Charakterisierung von Batteriezellen ermöglichen.

 

Komplexe Herausforderungen für vielfältige Tests mit reproduzierbarem Ergebnis

Ziel war der Aufbau eines Testsystems zur elektrochemischen Charakterisierung einer Vielzahl kleiner Pouch-Zellen sowie einzelner größerer Batteriezellen. Die Herausforderung lag in der Kombination unterschiedlicher Anforderungen aus verschiedenen Gewerken. Besonders komplex war die Integration von Batterietestern, Klimaschränken und Kontaktiersystemen zu einer nahtlos funktionierenden Einheit auf engstem Raum.

 

Dabei war die Kommunikation zwischen Testsystem und Klimaschrank ebenso entscheidend wie die einfache Handhabung im Laborbetrieb. Eine weitere zentrale Anforderung, insbesondere an das Kontaktiersystem, war die Messtechnik für die Durchführung vielfältiger Tests wie Zell- und Halbzellenspannung, Temperatur-, Impedanz- und Widerstandsmessung sowie Langzeittests mit besonders hohen Strömen.

 

Orion entschied sich für das System ESF-45 von Voltavision, das speziell für die anspruchsvollen Testanforderungen modifiziert wurde. Dr. Jansen betont: „Für unsere Tests ist es entscheidend, dass die Schnittstelle zwischen Batterie und System konstant funktioniert – auch über Wochen und Monate. Das System von Voltavision ermöglicht eine komfortable und schnelle Kontaktierung der Zellen zum Batterietester mit reproduzierbaren Ergebnissen auch nach mehr als 5.000 Zyklen. Hervorzuheben ist, dass die Steckverbindungen oder Kontaktstifte nach zahlreichen Wechseln von Batteriezellen nicht verbiegen, korrodieren oder anderweitig versagen – so wie es leicht bei anderen Lösungen im Laboralltag geschieht.“

 

Modulares System mit Zellkontaktierung auf neuem Niveau

Als zentrales Element des Gesamtsystems bildet die Digatron-Lösung die technische Basis des Testlabors, auf die die gesamte Peripherie – so auch das Kontaktiersystem ESF-45 von Voltavision – abgestimmt werden musste. Das ESF-45 ermöglicht eine Strombelastbarkeit von bis zu 45 Ampere pro Einschub bei einem möglichen Temperaturbereich von -40 °C bis +80 °C. Speziell für dieses Projekt wurde es auf 5 Ampere pro Einschub bei konstanten 20 °C modifiziert und überzeugt durch seinen modularen Aufbau mit austauschbaren Einschüben. Diese können außerhalb der Klimakammer bestückt werden, was den Testablauf erheblich vereinfacht. Das System ist platzsparend im 19-Zoll-Format aufgebaut und ermöglicht die gleichzeitige Bestückung mit mehreren Pouch-Zellen. Die Kombination von Einschub und Aufspannplatte als feste Einheit gewährleistet eine gleichbleibend hohe Kontaktqualität.

Die werkzeuglose Bedienung, die kabellose Kontaktierung am Prüfling sowie die homogene Temperaturverteilung innerhalb der Kammer tragen zu einer schnellen und effizienten Testung bei.

 

Dr. Jansen hebt hervor: „Voltavision hat Aspekte in die Planung eingebracht, die ich als Anwender im Vorfeld nicht berücksichtigt oder bedacht hätte – insbesondere bei elektrotechnischen und elektronischen Details. Es wurden Zusammenhänge offengelegt, die sich direkt auf die Qualität der Tests auswirken. So etwa bei der Temperaturmessung auf der Platine: Hier sind Faktoren wie Größe, Lage und Ausrichtung des Messbereichs sowie die exakte Positionierung des Sensors essenziell für verlässliche Ergebnisse. Auch die ideale Anordnung der Stecker auf engstem Raum wurde bis ins kleinste Detail durchdacht.“

 

Schnelle Umsetzung durch eine partnerschaftliche Zusammenarbeit

Die Zusammenarbeit wurde im Auftrag von Orion als Entwicklungsprojekt zwischen Digatron und Voltavision umgesetzt. Orion nahm die Rolle eines Beraters ein, um die Ergebnisse in Hinblick auf die Zielanwendung zu bewerten. Die Anforderungen und Spezifikationen wurden im engen Schulterschluss zwischen Orion, Digatron und Voltavision definiert. Insbesondere die präzise Abstimmung der einzelnen Systemkomponenten und die technische Expertise aller Partner trugen wesentlich zur erfolgreichen Umsetzung des Projekts bei. Durch die enge Zusammenarbeit der Engineering-Teams konnten die Herausforderungen der Systemintegration effizient gelöst werden. Dabei konnte Voltavision durch seine langjährige Erfahrung als Testdienstleister mit eigenen Batterielaboren und dafür entwickeltes Prüfequipment nicht nur ein perfekt angepasstes Kontaktiersystem liefern, sondern darüber hinaus wichtige Impulse geben. So resümiert Dr. Jansen: „Das System ist genauso geworden, wie ich es mir gewünscht und vorgestellt habe: einfach und intuitiv zu bedienen, auch ohne tiefes technisches Vorwissen. Es funktioniert, ist reproduzierbar und konstant – und das über unsere 80 Kanäle hinweg. Dazu kommt eine hochprofessionelle und gleichzeitig erstaunlich schnelle Umsetzung durch beide Partner, die mit ihrer jeweiligen Expertise ein äußerst komplexes Projekt in kürzester Zeit realisiert haben.“

 

Und auch Digatron zeigt sich mit der Zusammenarbeit äußerst zufrieden: „Wir hatten noch nie ein Projekt, das so schnell von der ersten Idee bis zur finalen Umsetzung realisiert wurde“, betont Martin Hennebrüder, Projektleiter bei Digatron. „Das spricht für die hohe Professionalität und technische Kompetenz aller Beteiligten.“

 

Vom Projekt zum Zukunftsmodell für die Batterieforschung

Mit dem neuen Battery Innovation Center in Köln geht Orion einen wichtigen Schritt in Richtung zukunftsweisender Batterieforschung. Die kombinierte Lösung aus Digatron-Test- und Voltavision-Kontaktiersystem unterstützt Orion maßgeblich dabei, Materialien wie leitfähiges Acetylen Black gezielt weiterzuentwickeln und so Batterien für unterschiedliche Anwendungen effizienter und langlebiger zu machen.

 

 

 

Ansprechpartner für Journalisten: Nadine Konstanty • nadine(at)konstant.de

 

PR KONSTANT ist die PR-Agentur von Voltavision.

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Battery Show Europe 25: Voltavision mit neuem Zellprüfstand, Kontaktiersystemen und Digitalisierungstool für nahtlos verknüpfte Prozesse und mehr Transparenz im Prüflabor

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Voltavision präsentiert auf der diesjährigen Battery Show in Stuttgart neues Testequipment vom Zellprüfstand über Kontaktiersysteme bis hin zur VoltaSym, die neue Symmetriereinheit als modulares Mess-, Steuer- und Regel-System für die Laboranwendung. Auf dem Messestand in Halle 6, E41, steht neben neuen Produkten für optimale Testszenarien auch das digitalisierte Prüflabor im Fokus des Testing-Spezialisten für Batterien in der Entwicklungsphase. Die Bochumer zeigen, wie gelebte Digitalisierung nicht nur alle Prozesse im Prüflabor optimiert, sondern auch mehr Transparenz, Schnelligkeit und Zuverlässigkeit schafft.

Neuer Zellprüfstand mit integriertem Testsystem für Effizienz

Voltavision stellt in Stuttgart erstmals die neue „VPZ Gen3“ aus, eine durchdachte Lösung für mehr hochperformante Batterietests auf weniger Fläche. Während die eigens entwickelten Zellprüfstände der Gen2 bisher reine Prüfkammern zur Konditionierung von Prüflingen waren, bietet die neue dritte Generation eine innovative Kombination aus Temperaturkammer und integriertem Testsystem im Palettenmaß. So können auf kleinstem Raum mehrere Zellmessaufbauten unabhängig voneinander temperiert und getestet werden. Durch das vollintegrierte Testsystem und die optimierte Positionierung der Leistungselektronik entfallen lange Leitungswege sowie Signal- und Leistungsverluste – gerade bei hohen Strömen. Entsprechend werden Störeinflüsse eliminiert, während die Energieeffizienz und Robustheit der Prüfungen maximal optimiert werden. Dabei lässt sich das System flexibel für verschiedene Testkonfigurationen anpassen – vom Einzeltest mit bis zu 1.200 Ampere bis hin zu mehreren parallel betriebenen Prüflingen mit jeweils angepasster Stromzufuhr. Entsprechend können die Prüflinge in einem Prüfraum individuell mit unterschiedlichen Stärken bestromt werden. Die Konditionierung der Zellen ist, je nach Kundenwunsch, entweder über ein Fluid oder über die Umgebungsluft des Prüfraums möglich. Zusätzlich können die einzelnen Fächer direkt mit den fortschrittlichen Kontaktiersystemen von Voltavision ausgestattet werden, um die verschiedenen Zellformate sicher und effizient in das Testsystem einzubinden.

Dazu empfiehlt sich beispielsweise das neue leistungsstarke Voltavision KSP-600 für die Kontaktierung von prismatischen Zellen mit gegenüberliegenden Zellkontakten. Die prismatische Zelle wird von vorne eingebracht und durch Schließen des vorderen Kontaktelements vollständig kontaktiert. Dank des speziellen Aufbaus wird der Prüfraum optimal ausgenutzt, während das thermisch-ergonomische Design für eine hohe Temperaturhomogenität sorgt – um höchst präzise, zuverlässige und reproduzierbare Testergebnisse zu liefern. Das Kontaktiersystem KSP-600 bietet neben zusätzlichen Anschlussmöglichkeiten für weitere Messungen auch die Option einer aktiven Kühlung direkt am Kontaktelement.

VoltaSym als kaskadierbares Symmetriersystem im 19-Zoll-Tischrack

VoltaSym ist das neue modulare Zell-Balancing-System von Voltavision zur präzisen und automatisierten Spannungsmessung und Symmetrierung der Zellen in Batteriemodulen oder Zellracks – speziell für den Einsatz im Prüfstand. Es besteht aus kaskadierbaren Balancing-Einheiten mit jeweils bis zu 16 galvanisch getrennten Kanälen sowie einer zugehörigen Kommunikationseinheit pro Prüfling. Das System übernimmt die aktive Balancierung der Zellspannungen vor und während der Tests und ermöglicht so eine gezielte Optimierung von Zellperformance und Lebensdauer. Über offene Schnittstellen (Modbus/TCP/CAN) lässt sich das System flexibel in Prüfumgebungen integrieren. Dank seines modularen Aufbaus kann es individuell erweitert und an verschiedene Prüfanforderungen angepasst werden. VoltaSym erhöht als zusätzliche Einheit neben dem BMS die Sicherheit und Aussagekraft von Zell- und Modultests.

Effiziente Labore durch vernetzte Prozesse und digitale Zwillinge

Voltavision betreibt seine Prüflabore konsequent digital und gibt auf der Messe Einblicke in sein digitales Prüflabor. Dabei ist die verwendete Plattform weit mehr als nur ein Labormanagementtool, denn das System ist tief in alle Arbeitsprozesse und die physikalischen Labore eingebettet. Mit diesem digitalen Labor-Zwilling werden alle Prozesse vollständig vernetzt – von Prüfaufträgen über die einzelnen Geräte und Ressourcen bis hin zu allen Daten und das stets in Echtzeit. So bleiben testfeldübergreifend alle Aufträge und Abläufe transparent und nachvollziehbar im Blick. Und das inklusive verfügbarer Ressourcen dank intelligenter Belegungsplanung sowie Statusmonitor für jeden Testlauf. Die Monitoring-Daten fließen stets automatisiert in das System ein und gewährleisten eine plausible Dokumentation mit Rückverfolgbarkeit per Klick. Zusammenfassend sorgt die eigens von Voltavision entwickelte Plattform für maximale Effizienz im Testalltag mit zuverlässigen Ergebnissen durch klare Strukturen, schnellere Durchlaufzeiten sowie eine höhere Datenqualität und Sicherheit. So gewährleistet das digitale Labor einen höchstmöglichen Grad an Transparenz, eine Entlastung der Anwendenden im Laboralltag und die bestmögliche, stets nachvollziehbare Qualität – vom Auftrag bis zum Prüfbericht.

 

 

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Voltavision präsentiert neues Prüfequipment: Innovatives Kontaktiersystem EF-600 für große Pouch- und Solid-State-Zellen mit höchster Präzision und Effizienz

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Zuverlässig und zukunftssicher – mit dem neuartigen EF-600 präsentiert Voltavision ein innovatives System für die effiziente Kontaktierung großer Pouchzellen mit gegenüberliegenden Kontakten sowie Solid-State-Batteriezellen. Die als Einschubsystem konzipierte Eigenentwicklung verbindet einfaches Handling in robuster Bauweise mit flexibler Anpassbarkeit für unterschiedlichste Testszenarien bei gleichbleibend hoher Kontaktqualität. Dabei werden stets eine homogene Temperaturverteilung innerhalb der Kammer und eine schnelle sowie reproduzierbare Handhabung von Prüflingen gewährleistet. Für eine optimierte Messgenauigkeit sorgen unter anderem eine neue Sense-Feder statt Kontaktierstift, eine neue Oberflächenstruktur und eine maximale Kontaktkraft.

Höchste Präzision dank neuer Sense-Kontaktfeder und Oberfläche

Während Voltavisions bewährtes ESF-45-System auf kleinere Folienzellen mit einer Strombelastbarkeit von 45 Ampere ausgelegt ist, ermöglicht das neue EF-600 Tests von Zellen mit Größen von 50 cm bis 1 m. Dabei kann die Strombelastbarkeit des Systems flexibel von 10, 100, 200 bis zu 600 Ampere an die Kundenanforderungen angepasst werden. Das System arbeitet zuverlässig in einem breiten Temperaturbereich von -35 °C bis +90 °C sowie einer relativen Luftfeuchtigkeit von 0 bis 75 % und bietet somit die notwendige Robustheit für unterschiedlichste Testbedingungen.

Ein herausragendes Merkmal ist die neu eingesetzte Sense-Feder, die eine noch präzisere Spannungsmessung ermöglicht. Im Gegensatz zum herkömmlichen Kontaktstift erfolgt der Sense-Abgriff direkt an den Zellfähnchen und misst über deren gesamte Breite. Diese Messmethode, die an der Quelle – noch vor dem eigentlichen Stromfluss – ansetzt, minimiert Störsignale und sorgt für ein neues Maß an Genauigkeit.

Darüber hinaus zeichnen sich die Kontaktelemente des EF-600 erstmals durch eine waffelartige Oberflächenstruktur aus. Diese reduziert Kontaktwiderstände signifikant und führt Schmutzpartikel effektiv über Rillen ab. Ein federgelagertes Gegenelement an der Oberseite gleicht Unebenheiten vollständig aus und sorgt so für eine konstant starke Kontaktkraft – auch bei besonders hohen Stromstärken sowie bei anspruchsvollen Zelltypen.

Werkzeuglose Kontaktierung für maximalen Bedienkomfort

Das neue Kontaktiersystem EF-600 setzt auf ein fortschrittliches Einschubsystem, das die werkzeuglose Kontaktierung ohne Verkabelung am Prüfling ermöglicht. Dabei sind die Spannlatten auf dem Einschub voll integriert und bieten einseitig leicht verschiebbare Kontaktelemente mit einer vereinfachten Spannmechanik, die die Zellfähnchen direkt kontaktieren. Entsprechend können die Zellen außerhalb der Kammer vorbereitet und anschließend platzsparend in das Rüstgestell integriert werden. Dabei ermöglichen Gleitschuhe am Einschub ein sicheres und einfaches Einschieben der Zellen in die Kammer und den werkzeuglosen Anschluss über einen rückseitigen Stecker. Diese durchdachte Konstruktion spart Zeit, erleichtert das Handling und sorgt für einen reibungslosen Prüfablauf. Auch für ein einfaches Tracking des Prüflings ist gesorgt. So wird eine korrekte Zuordnung des Testprogramms zur Zelle wahlweise über einen QR-Code und Scanner oder einen NFC-Chip sichergestellt.

Innovationskraft aus eigener Entwicklung

Als ein führender Testing-Spezialist für Zellen, Module und Batteriesysteme, entwickelt Voltavision sein eigenes Prüfequipment für die bestmögliche Durchführung der Tests. Mit dem EF-600 bietet das Unternehmen ein leistungsstarkes und flexibles Kontaktiersystem für große Pouch- und Solid-State-Zellen, das anspruchsvollsten Testszenarien gerecht wird. Optional sind die Spannplatten mit integrierten Temperatursensoren erhältlich, so dass die Temperaturmessung direkt auf der Zelloberfläche erfolgt. Das empfiehlt sich vor allem bei großen Zellen, die auch mit höheren Strömen belastet werden können und tendenziell eine größere Temperaturspreizung aufweisen.

Auch das neue System wurde inhouse entwickelt und ist bei Voltavision bereits für beide Zelltypen im Einsatz. Darüber hinaus bietet das Bochumer Unternehmen auch anderen Prüflaboren seine Lösungen für den Einsatz unter höchsten labortechnischen Beanspruchungen und Testbedingungen zur schnellen und reproduzierbaren Kontaktierung von Pouchzellen verschiedener Größen an.

 

 

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Voltavision Kältetechnikanlage Voltacooler

Fraunhofer IEG und Voltavision starten in Bochum weltweit einzigartiges Geothermie-Projekt zur nachhaltigen Kühlung in der Industrie

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Innovativer Erdkältespeicher mit intelligentem Steuerungssystem soll Energieverbrauch zur Kühlung um 70 bis 90 % senken.

Kühlanlagen sind essenziell, um Gebäude und technische Anlagen gerade an heißen Sommertagen betriebsfähig zu halten. In Deutschland beanspruchen solche Systeme etwa 14 % des gesamten Stromverbrauchs. Gleichzeitig bleibt im Winter und nachts ausreichend natürliche Kälte ungenutzt. Diesem Potenzial widmet sich das Projekt „MissEllyDEMO“, das von der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG gemeinsam mit Ideengeber und Praxispartner Voltavision, ein führender Testing-Spezialist für Hochvolt-Batterien, umgesetzt wird.

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMKW) mit rund 2,8 Millionen Euro*, entsteht auf dem Bochumer Firmengelände von Voltavision ein Erdsonden-Kältespeicher der dank intelligenter Nutzung saisonaler und tageszeitlicher Temperaturunterschiede den stromintensiven Einsatz von Kompressionskühlung maximal reduziert und eine nachhaltige wie kostensparende Alternative darstellen wird. Die energetische Simulation der abgeschlossenen Machbarkeitsstudie „MissyElly“ zeigt, dass die Reduktionspotenziale des Energiebedarfs bei 70 bis 90 % im Vergleich zu konventionellen Kältesystemen liegen. Das errechnete Potential dieses Verfahrens, elektrische Energie einzusparen, liegt bei rund 7 % des gesamten Stromverbrauchs, womit deutschlandweit eine CO2 Einsparung von über 20 Mio. Tonnen pro Jahr möglich wäre.

Kältespeicher zur Kühlung durch Erdwärme als Schlüssel zur Ressourcenschonung

Das Geothermie-Projekt zielt auf die ganzjährige Bereitstellung von Kälte zur Kühlung von Laboren und Prüfständen für elektrische Energiespeicher ab. Während die Freikühlung im Winter durch Luftkühlung umweltschonend möglich ist, fordert der Sommer den Einsatz von stromintensiver Kompressionskälte. Um den Anteil erneuerbarer Energien bei der Kühlung zu steigern, bietet sich Umgebungskälte als natürliche, primäre Quelle an. Hierbei wird Abwärme, also überschüssige Wärmeenergie, die bei industriellen Prozessen entsteht, mithilfe der natürlichen Kühle des Erdbodens abgeleitet bzw. gekühlt. Das Projekt „MissEllyDEMO“ setzt nun ein innovatives System zur Speicherung und Nutzung von regenerativer Umweltkälte um, das die im Winter sowie nachts verfügbare Kälte im Erdreich speichert und sie dann gezielt im Sommer zur Kühlung der Prüfanlagen und Gebäude nutzt. Dabei fungieren 40 Erdwärmesonden als saisonaler Kältespeicher, der die Prozesswärme aus Voltavisions Prüflaboren in den Untergrund abführt. Dank der strategischen Anordnung der Erdwärmesonden und einer prädiktiven Betriebssteuerung lassen sich die Energieaufwände für die Kühlung deutlich reduzieren. „Wir konzipieren einen Erdsonden-Kältespeicher und betreiben ihn so dynamisch, dass er Wärmeenergie in einem weiten Leistungsbereich und in bedarfsgerechten Geschwindigkeiten aufnehmen kann“, erklärt Projektleiter Roman Ignacy von Fraunhofer IEG. „Die smarte Steuerung und das flexible Anlagendesign sind wohl weltweit einmalig.“

Umgesetzt wird das Projekt am Bochumer Headquarter des Industriepartners Voltavision. Der Experte für Batterietests betreibt besonders effiziente Prüflabore, entwickelt Prüfstands-Equipment und testet Batteriezellen- und Module sowie Hochvolt-Batterien etwa für die Automobilindustrie. Als Akteur beim Wandel zu klimafreundlicher Elektromobilität strebt Voltavision stets danach, auch selbst schnellstmöglich klimaneutral zu arbeiten und CO2-Emissionen immer weiter zu reduzieren. „Neben der Nutzung der Abwärme zur Heizung der Gebäude im Winter und dem Einsatz von Photovoltaikanlagen, betreiben wir auch das erste Batterie-Prüflabor mit klimaneutraler Kältetechnik auf Basis natürlicher Kältemittel. Mit der geplanten Geothermie-Anlage und dem Innovationssprung, der in ihr liegt, gelingt uns ein weiterer, großer Schritt zu nachhaltigen Energiesystemen und das nicht nur für unsere industrielle Anwendung“, erklärt Lore Mall, verantwortliche Projektleitung bei Voltavision, und führt weiter aus: „Wenn die Außentemperatur niedrig ist, wird schon jetzt das Kühlwasser der Anlagen über die Umgebungskälte in der Luft gekühlt. Diese Freikühlung ist an sehr warmen Tagen nicht möglich, so dass stromintensive Kompressionskälte zum Einsatz kommen muss. Um den Freikühlanteil auf bis zu 100 % zu erhöhen, wohlwissend dass die Sommer heißer werden, entstand die Idee, auf dem Firmengelände im Boden gespeicherte Kälte aus dem Winter im Sommer zu nutzen. Wir freuen uns sehr, das Projekt nun gemeinsam mit der Fraunhofer IEG an unserem Standort im Bochumer Technologie-Quartier umzusetzen.“

Umsetzung am Standort Bochum

Das auf vier Jahre angelegte Projekt „MissEllyDEMO“ folgt als Demonstrationsanlage mit digitalem Zwilling auf eine 2023 abgeschlossene Machbarkeitsstudie. Dieser Prototyp soll zeigen, wie die Dynamik von regenerativer, kostengünstiger aber volatiler Umweltkälte sinnvoll in einen realen ökonomischen Prozess integriert werden kann.

Dazu wird erstmals ein Feld an Erdwärmesonden als Speicher für eine Industrieanwendung mit permanentem Prozesskältebedarf genutzt. Das Erdsondenfeld wird im Durchschnitt 150 kW und in Spitzenzeiten bis zu 550 kW liefern, während die Speicherkapazität von 386 MWh bereits etwa 15 % des Gesamtbedarfs bei Voltavision ausmachen wird. Die Analyse der Kühlbedarfe von Voltavision zeigt deutlich, dass nicht der aufsummierte Jahreskühlbedarf, sondern die Spitzenlastzeiten im Sommer im Fokus stehen müssen. Für diese Zeit braucht es ein flexibles Kältereservoire im Untergrund, welches Kälteerzeugung und -verbrauch räumlich und zeitlich entkoppelt, um Spitzenlasten energieeffizient abdecken und Nennleistungen niedriger planen zu können.

Zur Umsetzung werden die 40 Sonden im Abstand von 5 bis 10 Metern bis zu 100 Meter tief verlegt. Eine Sole läuft als Betriebsmittel in den geschlossenen Rohrschleifen und gibt die abzuführende Prozesswärme an den Untergrund ab. Eine smarte und prädiktive Betriebssteuerung regelt dabei, wie die Sonden tagesaktuell verschaltet werden, ob parallel, seriell oder in bestimmten Zonen, um die optimale Wärmeübertragung beim vorausschauenden „Auf- und Entladen“ zu gewährleisten. „Durch die innovative Verschaltung der Erdsonden entsteht ein dynamisch auf thermische Lasten regelbares System mit einer maximalen Leistungs- sowie Energiespeicherungsfähigkeit. Hierin liegt ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal und gleichzeitig die Innovation des Speicherkonzepts,“ beschreibt Anja Hanßke, Leiterin des Competence Center Wärmenetze 4.0 von Fraunhofer IEG, welches das Projekt durchführt.

Simulationen zeigen, dass durch diese Speichertechnologie der Energiebedarf um 70 % bis 90 % im Vergleich zu traditionellen Systemen gesenkt werden kann. Bei einem Kälteleistungsbedarf von bis zu 420 kW im Jahresverlauf des zu versorgenden Gebäudekomplexes von Voltavision bedeutet dies ein hohes Einsparpotenzial an CO2-Emissionen wie auch Betriebskosten. Aus den Betriebserfahrungen des Demonstrators bei Voltavision ergeben sich dann auch die Entwicklungspfade für die Erweiterung auf andere Prozesse und weitere Anwender. Dazu erstellt Fraunhofer IEG auch einen digitalen Zwilling der Anlage, der an den Realdaten validiert wird und dann als Planungstool zur Betriebs- sowie grundlegenden Auslegungsoptimierung zur Verfügung steht.

 

*Das von Fraunhofer IEG koordinierte Teilvorhaben „Umsetzung und Optimierung eines geothermalen Kälteversorgungssystems“ im Projekt „MissEllyDEMO – Multivalent seasonal geothermal cold supply demonstartion monitoring evaluation and optimisation“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über den Projektträger Forschungszentrum Jülich GmbH mit 2.091.004,94 Euro gefördert (Förderkennzeichen 03EN6044A). Das von Voltavision koordinierte Teilvorhaben (03EN6044B) „Umsetzung und Demonstration eines geothermalen Kälteversorgungssystems“ erhält 694.864,16 Euro. Beide Teilvorhaben ergänzen sich und dauern vier Jahre.

 

 

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Voltavision VPZ Zellprüfstand

Battery Show Europe: Voltavision präsentiert erstmals neue Zellprüfstände in Regalanordnung mit Spannplatten-Temperierung sowie weitere Labore mit klimaneutraler Kältetechnik

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In diesem Monat trifft in Stuttgart wieder Innovationskraft auf Branchenexpertise. Vom 18. bis 20. Juni 2024 versammeln sich auf der Battery Show Europe erneut die führenden Köpfe der Batterie- und E-Mobility-Industrie. So präsentiert auch Voltavision, Pionier und etablierter Spezialist für Batterietests in der Entwicklungsphase, vor Ort neben seinem Testdienstleistungsportfolio eigens entwickelte Komponenten für Prüfstände rund um Lithium-Zell-Kontaktierung und Prüflingstemperierung. Zudem informiert das Bochumer Unternehmen über das erste Prüflabor mit klimaneutraler Kältetechnik, in der CO2 und Propan als Kältemittel verwendet werden. Während die EU-Vorgaben aus der „F-Gase-Verordnung“ den HFKW-Ausstieg bis 2030 vorsehen, ist es Voltavision schon jetzt gelungen, sie bei gleichbleibender Qualität und Zuverlässigkeit des Kälteprozesses komplett zu ersetzen.

 

Realitätsnahe Einzeltemperierung für höhere Effizienz und geringere Kosten im Zelltesting

In Halle 6, Stand E27, zeigen die Experten aus Bochum unter anderem erstmalig ihre neuen Zellprüfstände „VPZ“ mit denen auch größere Zell-Messaufbauten in separaten Prüfräumen über Spannplatten unabhängig voneinander temperiert und getestet werden. Das Konzept des Prüfstandes in Regalanordnung – statt großer Prüfkammer mit Umgebungskühlung für mehrere Prüflinge – ist bei Voltavision schon seit 2023 im Einsatz, die zweite Generation befindet sich aktuell im Aufbau. Auf der Stuttgarter Messe präsentiert Voltavision nun erstmalig das Konzept seiner neuen Zelltestergeneration mit 12 Fächern in einem System. Alle einzeln mit Anschlüssen für Lastleitung und Messequipment für Spannungs-, Temperatur-, Weg- und Kraftmessung versehen, lässt sich pro Fach ein Prüfling ganz einfach im Plug & Play-Verfahren anschließen und einzeln mit einem Wasser-Glykol-Gemisch temperieren. Damit bietet Voltavision realitätsnähere Zelltests gemäß der späteren Anwendung der Hochvolt-Batterien im E-Auto mit Flüssigkeitskühlung. Hierbei greift Voltavision auf Zentralkälte für den Kaltwasserkreislauf zurück und betreibt die Zellprüfstände mit Propan als Kältemittel, während der Warmwasserkreislauf mit Prozessabwärme der Stickstofferzeugungsanlage geheizt wird. Dieses Vorgehen führt zu einer hohen Energieeffizienz sowie CO2-Einsparung.

Zudem empfiehlt sich der „VPZ“ gerade dann, wenn Hersteller viele verschiedene Temperaturbereiche simulieren möchten. So bietet die Möglichkeit, pro Fach für jeden Prüfling ein eigenes Szenario zu testen, vielfältige Vorteile und minimiert das Ausfallrisiko im Havariefall, da lediglich der betroffene Prüfling ausfällt und keine weiteren Testreihen gefährdet werden. Nicht zuletzt ergeben sich weitreichende Flächen- und energetische Vorteile, so wird je nach Testszenario signifikant weniger Platz und Energie verbraucht, was wiederum den CO2-Fußabdruck sowie die Kosten reduziert.

Darüber hinaus zeigt Voltavision mit den Zellkontaktiersystemen ESR-45 für Rundzellen und ESF-45 für kleinere Pouchzellen Eigenentwicklungen, die einfaches Handling mit robuster Bauweise und enormer Anpassbarkeit bei gleichbleibend hoher Kontaktqualität kombinieren. Mit diesen Zellkontaktiersystemen bietet das Bochumer Unternehmen auch anderen Prüflaboren eine neue Lösung für den Einsatz unter höchsten labortechnischen Beanspruchungen und Testbedingungen zur schnellen und reproduzierbaren Kontaktierung von Zellen verschiedener Größen und Bauformen an.

 

Erstes Batterie-Prüflabor mit klimaneutraler Kältetechnik auf Basis natürlicher Kältemittel

Natürlich spielt auch das Thema Nachhaltigkeit auf der Battery Show, vor allem aber bei Voltavision, eine große Rolle. Mit mehreren Prüflaboren mit einer Gesamtlaborfläche von 4.600 Quadratmetern, 195 Prüfkammern und 2111 Testkanälen für Zellen, Module und Batterien zählt das Unternehmen zu den führenden Testdienstleistern für Batterien. Als Akteur beim Wandel zu klimafreundlicher Elektromobilität strebt Voltavision stets danach auch selbst schnellstmöglich klimaneutral zu arbeiten und hat das erste Prüflabor mit klimaneutraler Kältetechnik, in der CO2 und Propan als Kältemittel verwendet werden, in Betrieb genommen. Um in den Prüflaboren die wichtigen Tests zu den Produkteigenschaften bei tiefen Temperaturen bis zu -40 °C zuverlässig durchzuführen, nutzt Voltavision schon länger eigens entwickelte Temperiergeräte – Voltacooler – mit starker Leistung bei geringer Umweltbelastung. Nun haben Ingenieure eine Anlage für diese tiefen Temperaturen konstruiert, die auf CO2 als natürliches Kältemittel setzt. So erreicht die Gesamtanlage einen GWP-Wert (Global Warming Potential) unter 3 und einen ODP-Wert (Ozone Depletion Potential) von 0 – ist also im Gegensatz zu vielen anderen Kältemitteln auch für die Ozonschicht völlig unschädlich. In Stuttgart präsentieren die Bochumer ihr Konzept einer klimaneutralen Zentralkälteanlage für Batterie und neuerdings auch Zellen.

 

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Folgende Pressebilder von Voltavision werden ausschließlich für eine nichtkommerzielle Nutzung im Rahmen einer redaktionellen Berichterstattung zur Verfügung gestellt. Nur für diesen Zweck dürfen die Bilder ohne weitere Absprache Verwendung finden. Weitere Informationen finden sich im Voltavision-Pressefach und unter https://www.voltavision.de/.