Programm

Unsere Aussteller präsentieren sich und ihr Unternehmen in nur 60 Sekunden auf der Bühne. Lernen Sie in dieser kurzen Vorstellungsrunde alle Unternehmen und Start-ups sowie deren Dienstleistungen kennen.

Stromnetz in Deutschland:
Thema: Entwicklung, Trends, Szenarien
Gliederung
1. Einleitung
2. Status quo: Stromerzeugung und -nutzung
3. Überblick: Trends, Entwicklungen
4. Bedarfe ans Stromnetz
5. Marktentwicklung der Netzbetreiber
6. Fazit
Zu den größten Herausforderungen der „Grünen Transformation“ der Wirtschaft gehören der
Ausbau und die Anpassung der Stromnetze. Damit wird einer Energieversorgung Rechnung
getragen, die vermehrt auf dezentral organisierten, erneuerbaren Stromquellen basiert und
dennoch eine hohe Versorgungssicherheit gewährleistet.
Eine umfassende Anpassung und ein Ausbau des Stromnetzes hat spürbare Auswirkungen
auf sämtliche Teilnehmer des Marktes. In diesem Vortrag wird diese Anpassung der deutschen
Stromnetze betrachtet. Dabei werden die Gründe und Herausforderungen des Netzausbaus
ebenso untersucht wie die Chancen und Potenziale, die sich für Akteure der verschiedenen
Wertschöpfungsstufen ergeben. Um das komplexe Thema Netzausbau in seiner Gänze
untersuchen zu können, werden ebenso die bedeutendsten vorgelagerten Märkte zusammen
mit ihren Einflüssen auf die Netzanforderungen vorgestellt.
Dazu gehören neben den verschiedenen Wegen der Erzeugung erneuerbarer Energien auch
zukünftige, strombasierte Anwendungen wie die Elektromobilität und Wärmepumpen sowie
die Frage der Zwischenspeicherung der fluktuierend anfallenden Strommengen.

Erleben Sie die neuesten Produkttrends hautnah – unsere Partner präsentieren ihre Highlights am Stand.
Schauen Sie vorbei und lassen Sie sich inspirieren.

Ob AC/DC oder DC/DC Wandlung, die wesentlichen Daten für den Anwender sind die Ausgangsparameter Spannung und Strom. Doch welche Hindernisse gilt es auf dem Parcours bis zur Serienreife zu überwinden? Häufig fehlt es an klarer Definition. Natürlich sind es die Varianz der Versorgungsspannung, der Temperaturbereich, die Genauigkeiten, mechanische Abmessungen, Normen und Gesetze. Darüber hinaus kann es durchaus eine dreistellige Größenordnung der einzelnen Produktanforderungen sein. Gerne möchte ich für die Teilnehmer etwas Licht in diesen Dschungel scheinen lassen und dabei auch einige Besonderheiten betrachten.

Inhaltlich betrachten wir die Produktanforderungen an die Norm EN 501555, sowie die elektromagnetische Verträglichkeit nach Anforderungen EN 50121-3-2.
Wie weisen wir eine lange Useful-Life time nach?
Welches elektrisches Verhalten ist ein Must-Have oder ein Nice-to-Have?

Moderiert von Engelbert Hopf

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Die Stromversorgung - sowohl AC/DC, als auch DC/DC und die Einsatztemperaturbereiche, thermische Konzepte zur Kühlung und die Gratwanderung zwischen gesichertem Funktionsbereich vor dem Kipp-Punkt der thermischen Notabschaltung. Ist die thermische Betrachtung wirklich wie ein Kubus mit scharfen Kanten der Parameter zwischen Go und NoGo zu betrachten oder können Verschiebungen zwischen verschiedenen Parametern auch mal Überschreitungen von Grenzen zulassen? Anhand von Beispielen z. T. aus der Praxis möchten wir aufzeigen, wo praktikable Parameter wirklich liegen.

Teil 1: Der Fachbeitrag stellt den Zusammenhang zwischen Packungsdichte und der daraus resultierenden Notwendigkeit zur aktiven Kühlung mittels Lüftern dar. Wie unterscheiden sich Designs für Konvektionskühlung von Designs für Lüfterkühlung? Wieviel kleiner lässt sich ein Netzteil mit integriertem Lüfter gegenüber einem konvektionsgekühlten Gerät bauen? Welche Möglichkeiten zur Optimierung der Wärmeabfuhr auch ohne Lüfter gibt es?
Teil 2: Unbeliebt sind Lüfter in erster Linie aufgrund ihrer Geräuschentwicklung. In vielen Anwendungen wird ein „lautes“ Lüftergeräusch nicht akzeptiert. Aber was ist „laut“? Die Definition bzw. Spezifikation beinhaltet hier einige Tücken.
Lüfterregelungen sollen das ungeliebte Lüftergeräusch so weit wie möglich begrenzen. Aber es gibt sehr unterschiedliche Wirkungsweisen von Lüfterregelungen, die nicht immer die Vorstellungen der Anwender treffen. Welche Arten von Lüfterregelungen gibt es und wie ist deren Wirkungsweise und grundlegender Aufbau? Worauf ist hier zu achten?

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EMV ist keine schwarze Magie.
Entscheidend sind 2 Dinge:
1) Die vielen Wechselwirkungen im Grundsatz verstanden zu haben
(auch ohne dabei Maxwell bemühen zu müssen)
2) Mit der EMV während der Entwicklung früh anfangen
(beim Schaltplan damit anzufangen ist meist zu spät)
Im Vortrag wird erläutert, worauf es ankommt und wie ein geeigneter EMV-Prozess, der unterschiedlichste Entwicklungsfraktionen abholt, Entwicklungskosten und Entwicklungszeiten reduziert.
Sie erfahren wie es möglich ist fortlaufend und ohne großen Aufwand zu bewerten, ob man auf dem richtigen Weg ist; lange bevor es ein nach EMV-Norm testbares Produkt gibt!
Die EMV im 1. Anlauf zu bestehen ist keine Glückssache, sondern das Ergebnis einer frühen und zielgerichteten EMV-Entwicklung.

Stationäre Batteriespeicher sind in heutigen Industrieanlagen Stand der Technik und laufen mit Spannungen mit bis zu 1000Vdc. Die Batteriespeicher werden über DC Busse an eine zentrale Versorgungsstruktur angeschlossen. Die Auswertung und Überwachung erfolgt durch eine zentrale Steuerungseinheit. Im Fehlerfall wie z.B. einem Zellenschluss können die 1000Vdc direkt an dem Bus anliegen. Personen -und Anlagensicherheit sowie störungsfreie Datenkommunikation sind somit die großen Herausforderungen für die Elektronik in Industrieumgebungen mit dezentralen stationären Batteriespeichern.
Der Vortrag zeigt anhand einer Beispielapplikation welche Fallstricke beim Design einer Zellspannungsmessung zu beachten sind und wie mit Digitalen Isolatoren ein robustes / sicheres und störungsarmes Design unkompliziert realisiert werden kann.

Gemeinsamer Networking-Abend mit allen Teilnehmern (keine Extrakosten)

Das neu entwickelte photothermische Prüfverfahren erlaubt es, endlos lange Flächen und bewegte Objekte zu prüfen, ohne dabei mit den Bauteilen mitfahren zu müssen. Das Messsystem nutzt aktiv die Bewegung zwischen Werkstück und Sensor statt sie, wie bei herkömmlichen Geräten, aufwendig zu kompensieren. Dadurch eignet sich das Verfahren ideal für alle Anwendungen bei denen eine Bewegung des Messobjekts prozessbedingt bereits vorliegt. So ist es erstmals möglich, selbst beliebig lange, bewegte und auch großflächige Objekte zu prüfen.
Dabei muss das aufgewärmte Areal nicht die komplett zu prüfende Fläche umfassen, sondern nur einen kleinen Ausschnitt, zumeist nur wenige Zentimeter. Zudem auch nicht mehr notwendig, mit Lichtimpulsen anzuregen. Ganz im Gegenteil − konstant leuchtende Anregungsquellen sind sogar von Vorteil.
Die neue Technologie ist flexibel und kann auch nachträglich einfach in bestehende Produktionslinien integriert werden. Insbesondere spielt der Zustand der Beschichtung (nass, feucht, weich, trocken, eingebrannt) sowie die Dimension des Werkstücks kaum eine Rolle. Es ist sogar möglich, bei mehreren nebeneinander montierten Messsystemen beliebig große Objekte berührungslos und wiederholbar exakt zu prüfen.
Durch ein modulares Design lässt sich der Sensor stets optimal für die jeweilige Messaufgabe konfigurieren und ermöglicht so eine präzise Messung der Schichtdicke entsprechend den Anforderungen. Das Messsystems reduziert Materialausschuss, optimiert die Produktionsprozesse und steigert die Produktqualität und erzielt so signifikante Kosteneinsparungen.

Ermittlung der mittleren Innentemperatur von Zellen
W.Scheuerpflug, T.Issayenko, F.Opferkuch (TH Nürnberg, NCT)
Die Zelltemperatur ist für die Bestimmung des sicheren Zustandes einer Zelle essentiell. Der Trend der aktuellen Zellentwicklung für höhere volumetrischer Energiedichten vom 18650er Format zu 46XX-Formaten führt dazu, dass die Außentemperatur sich zunehmend von der Innentemperatur unterscheidet.
Die Impedanzspektroskopie bietet für die Bestimmung von Zelleigenschaften viele Möglichkeiten. Je nach Anregungsfrequenz kann die Ladung (der Helmholtz-Doppelschicht oder der Diffusion), der Wicklungseinfluss im hohen Frequenzbereich oder der ohmsche Widerstand im Bereich von ca. 1kHz (je nach Zellchemie) analysiert werden. Mehrere Verfahren zur Innentemperaturermittlung wurden in [1] dargestellt. Hier wird die Verwendung der Anregungsfrequenz des Elektrolyten von ca. 1kHz zur sicheren Temperaturbestimmung am 21700er Format detailliert validiert.
[1] Raijmakers, Luc: Sensorless Temperature Measurements for Advanced Battery Management Systems, DOI: 10.4233/uuid:73aa76cf-d38a-49b0-b363-3a7c5ab9dc9b

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Die Zahl der Zellformate steigt. Die Zahl der Zellchemien steigt. Die Zahl der Zellhersteller steigt. Die Frage, welche Zellen am besten für welche Anwendung geeignet sind, wird immer komplexer. Datenblätter der Zellhersteller verraten häufig nur einen begrenzten Teil der Wahrheit. Die ANSMANN AG hat sich daher entschieden, verstärkt in den Bereich Zellvermessung und -benchmarking zu investieren. Mit neuen Batteriezell- sowie Packtestgeräten und zusätzlichen Temperaturschränken rücken die Experten für mobile Energie der wichtigen Frage nach der optimalen Zelle für jede Anwendung damit nun systematisch und teilweise präventiv zu Leibe.
So entsteht bei ANSMANN aktuell eine weltweit einzigartige Zelldatenbank. Mehrere hundert verschiedene Zellen und Formate werden in dieser Datensammlung zeitnah verfügbar sein – zum Vorteil der Anwender, da die Auswahl von geeigneten Zellmodellen und Herstellern für die Kundenanwendung so besonders effizient getroffen werden kann.
Was gibt die moderne Zellvermessung heute her. Welche ersten Schlussfolgerungen konnte das Ansmann- Prüfteam daraus bereits ziehen (z.B. in Sachen Datenblatt vs real world Vermessungsergebnisse). Wie beeinflusst die Existenz solcher Daten den Geräte Entwicklungsprozess und wie können dadurch Best-Practice bestehende Problem-Akkupacklösungen verbessert werden. Um dies soll es im hier dargelegten Kurzvortrag gehen.

Das Verständnis der internen Prozesse vor und während eines Thermal Runaway (TR) ist entscheidend für die Entwicklung sicherer Batteriesysteme. Die vorgestellte Studie untersucht experimentell und modellbasiert den Einfluss von Temperaturgradienten auf die Auslösung und Ausbreitung eines TR in Lithium-Ionen-Zellen. Zu diesem Zweck werden Sicherheitstests mit lokaler Überhitzung in einem Autoklaven durchgeführt, um extreme thermische Inhomogenitäten in den Zellen zu erzeugen. Die interne TR-Ausbreitung wird in-situ mithilfe von Temperatursensoren an verschiedenen Positionen im Elektroden-Separator-Stapel sowie auf der Zelloberfläche gemessen. Dabei zeigt sich der Einfluss der Schichtstruktur auf die interne TR-Ausbreitung. Zusätzlich wird ein vereinfachtes TR-Modell mit zwei Arrhenius-Gleichungen entwickelt, das mithilfe adiabatischer Reaktionskalorimetrie parametriert und durch lokale Überhitzungsexperimente validiert wird. Die Ergebnisse zeigen, dass der vereinfachte Ansatz ausreicht, thermische Inhomogenitäten zu berücksichtigen und Simulationen im Vergleich zur Nutzung festgelegter Triggertemperaturen deutlich zu verbessern.

Der Vortrag beleuchtet die transformative Rolle von Multilevel-Umrichtern (MMC) in der Elektromobilität. Diese Technologie ermöglicht die dynamische Verschaltung von Batteriezellen in Serie und parallel, was Effizienz, Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit signifikant steigert.
Es wird das Konzept eines MMC anhand eines Schaltbeispiels vorgestellt, das die Verbesserung von Sinuswellen und die Optimierung des internen Fahrzeugaufbaus verdeutlicht. Zudem werden die potenziellen Vorteile für Second-Life-Anwendungen erläutert, einschließlich der Verlängerung der Batterielebensdauer und der Reduktion von Abfällen.
Der Vortrag diskutiert die Vor- und Nachteile von Multilevel-Systemen und analysiert, in welchen Märkten diese Technologie besonders sinnvoll ist – und wo ihre Implementierung weniger geeignet erscheint. Abschließend wird Pulsetrain, ein Unternehmen, das diese Ansätze mit KI-gestützten Lösungen umsetzt, als Beispiel vorgestellt.

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Dukosi will provide a holistic view of today's battery landscape that identifies the opportunities to improve current battery architectures, from manufacturing and operation to second-life and recycling. Looking at the technical challenges facing the xEV and battery energy storage markets, Dukosi will discuss the development of the Dukosi Cell Monitoring System (DKCMS), an innovative contactless chip-on-cell monitoring system that has been built from the ground-up for the rigors of harsh battery environments. Dukosi will provide a technical insight into today's battery market, discuss the challenges associated with developing monitoring solutions for high-voltage batteries, and will explain how Dukosi's revolutionary platform (Cell Monitor, System Hub and C-SynQ® protocol) can help to produce a new generation of smarter, more efficient, safer, simpler and sustainable batteries.

Dieser Vortrag ist in englischer Sprache.

Die Formula Student ist der weltweit größte Wettbewerb für Design und Ingenieurwesen. Studentische Teams entwickeln hierbei leistungsstarke, elektrisch betriebene Fahrzeuge inklusive der Energiespeicher.

Dabei unterliegt die Traktionsbatterie strengen Designanforderungen, die Sicherheitsvorgaben und ein minimales Gewicht berücksichtigen. Bei einem Fahrzeuggewicht von etwa 170 kg macht sie rund ein Viertel aus.

Der Vortrag beleuchtet die Anforderungen und Umsetzungen vom Zell- bis zum Gesamtdesign.

Weltweite einsetzbare Schaltnetzteile sind seit längerem schon der Standard. Immer öfter reichen Lastenhefte nun aber auch in höhere Spannungsbereiche von Leiter-Leiter Anwendungen herein. Die Vereinbarkeit von sogenannten Ultraweitbereichseingängen stellt die Entwickler getakteter Stromversorgungen vor neue Herausforderungen, auch weil annähernd gleichbleibende Effizienz, Kosten und Bauformen erwartet werden.

Höhere Eingangsspannungen bei gleicher Bauform führen intern zu höheren Feldstärken. Die Forderung nach gleichbleibender Effizienz erfordern höhere Schaltgeschwindigkeiten. Parasitäre Effekte wie Leitungsinduktivitäten, Koppelkapazitäten, etc. treten dadurch stärker in den Vordergrund. Die Folge ist oft unerwünschte, leitungsgebundene EMV-Emission.
Die technischen Konsequenzen dieses anhaltenden Trends werden für AC/DC Wandler und für batteriebetriebene Systeme im Bahnbereich erörtert und durch praktische Versuchsaufbauten demonstriert.

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LTspice24 hat neue Funktionen, welche die Simulation von Spannungsversorgungen verbessert. Es werden unterschiedliche Simulationen vorgestellt. Simulation der Regelschleife, Simulation von Toleranzen mit einer Monte Carlo Analyse sowie Tipps und Tricks zum sinnvollen Entwickeln von Spannungsversorgungen.

Diese Arbeit präsentiert einen digitalen Regelalgorithmus zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens von DC/DC-Wandlern bei Lastsprungänderungen. Durch gezielte Steuerung des Ladungsausgleichs im Ausgangskondensator werden Spannungsabweichungen minimiert und die Einschwingzeit verkürzt, wodurch die benötigte Ausgangskapazität potentiell reduziert werden kann. Der Algorithmus wird auf einem DSP implementiert, um sowohl seine Leistungsfähigkeit als auch die benötigten Ressourcen zu evaluieren.

Der Vortrag erläutert, wie sich redundante Industriestromversorgungs-Systeme mit hochwertigen Netzteilen so planen lassen, dass sie letztlich - bereits in der Anschaffung und noch mehr dann in der Gesamtkostenbetrachtung - deutlich kostengünstiger sind als bei Verwendung noch so billiger, marktüblicher Geräte.
Der Grund liegt im besonderen Aufbau dieser völlig neuartigen Stromversorgungen z.B. für die Testautomation: Die neuen CAMTEC CPS-i2000/3000W Laborstromversorgungsmodule sind bis zu 35-fach in der Leistung skalierbar, sehr wartungsfreundlich und mit selbstkalibrierenden austauschbaren Schnittstellen ausgestattet. Sie können sowohl mit analogen als auch mit digitalen Schnittstellen ausgestattet werden. Durch die strikte Modularität - sie können einzeln oder in besagten Clustern aus bis zu 35 solcher Einzelmodule - verwendet werden, lassen sich mit Hilfe weniger zusätzlicher Komponenten "auf Lager" sichere redundante Systeme konfigurieren, anstatt wie sonst notwendig zwei komplette Geräte (unter Verdoppelung der Kosten) bereitzustellen.
Striktes Design to Service ist dabei ebenso hilfreich: der Anwender kann vor Ort die Module problemlos einzeln selbst austauschen und per Webbrowser wieder selbst konfigurieren. Nachhaltig ist das ebenso; die Module können jederzeit einzeln oder in beliebigen Gruppen ggf. in neue Produktionsanlagen "umziehen". Damit werden auch die traditionell sehr langen Garantiezeiten und noch exorbitant längere durchschnittlichen Lebenserwartungen unserer Geräte noch einmal besonders vorteilhaft.
Die Realisierung dieser Systeme hat uns insbesondere aufgrund ihrer besonderen Softwareanforderungen mehr als fünf Jahre Zeit gekostet. Vielleicht kann unsere Vorgehensweise nun auch andere Geräteentwickler in anderen Bereichen inspirieren, die Entwicklung bestimmter Gerätetypen ebenfalls vom Kopf auf die Füße zu stellen und neu zu denken.

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