Supercaps verdreifachen die Lebensdauer von Elektroauto-Batterien

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freunhofer-ipa-elektroautoSogenannte Supercaps, auf Deutsch Doppelschichtkondensatoren, gehören zu den Energiespeichern, in die besonders große Hoffnungen gesetzt werden: Sie können sehr große Energiemengen innerhalb kürzester Zeit aufnehmen und wieder abgeben. Neben ihrer schnellen Lade- und Entladefähigkeit verfügen sie über eine nahezu unendliche Lebensdauer mit einer Million Ladezyklen, da sie Energie physikalisch statt chemisch speichern. Ihre Speicherfähigkeit ist im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus jedoch sehr gering, weswegen sie in elektronischen Geräten nicht eingesetzt werden. Außerdem sind Supercaps noch sehr teuer.

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Eingesetzt werden sie aufgrund ihrer geringen Speicherkapazität vor allem als Ergänzung zu herkömmlichen Batterien. Zum Beispiel bei Straßenbahnen oder Hybridbussen: Hier speichern Supercaps kurzfristig die bei der Rekuperation gewonnene Energie. Das bedeutet, dass bei jedem Bremsvorgang Bremsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, die gespeichert und bei Bedarf schnell wieder abgegeben werden kann. Außerdem können Supercaps auch die Notstromversorgung beispielsweise während Tunnelwartungsarbeiten sicherstellen oder ermöglichen kurze Fahrten ohne Oberleitung. Sie werden jedoch wegen der hohen Kosten noch eher selten eingesetzt.

freunhofer-ipa-elektroautoLebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus lässt sich mit Supercaps verdreifachen

Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA arbeitet man im Projekt „SkiPper“ an einem Superkondensator-Puffersystem auf Basis von Nanokohlenstoffen. Mit diesem sogenannten Dualspeichersystem kann die Lebensdauer von Fahrzeugbatterien verlängert werden, indem Leistungsspitzen aufgefangen werden. Der Superkondensator kommt hier als Puffer zum Einsatz, wenn kurzzeitig hohe Energiemengen aufgenommen oder abgegeben werden müssen. Das ist eben bei der Rekuperation von Bremsenergie oder bei starken Beschleunigungsvorgängen der Fall, zum Beispiel beim Anfahren. Wenn man herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus, denen eine starke Entladung schadet, mit einem Superkondensator-Puffersystem ergänzt, lässt sich ihre Lebensdauer um bis zu 200 Prozent erhöhen, verspricht Raphael Neuhaus, Leiter des SkiPper-Projektes.

freunhofer-ipa-elektroautoPuffersysteme sind nicht nur für Elektroautos geeignet

Am IPA werden die Superkondensator-Puffersysteme auf Basis von Nanokohlenstoffen entwickelt. Diese besitzen gegenüber herkömmlichen Aktivmaterialien wie Aktivkohle eine höhere spezifische Oberfläche und ermöglichen damit eine höhere Energiedichte, erklärt Neuhaus. Außerdem basieren die am IPA verwendeten Elektrolyten auf gelösten ionischen Flüssigkeiten, was sie sicherer und umweltfreundlicher macht. Zudem lassen sie sich leichter entsorgen oder recyceln. Einen ersten Prototyp haben die Forscher bereits fertiggestellt, der jetzt getestet und weiterentwickelt werden soll. Die neuen Systeme sollen dann bevorzugt in Fahrzeugen eingesetzt werden, eignen sich laut den Experten jedoch auch für andere Anwendungsfälle wie Windkraftanlagen und Solarparks oder für Haushalte und Hochhäuser, um Energie dezentral zwischenzuspeichern. Bis zur Marktreife werden jedoch noch mehrere Jahre vergehen.

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Quellen / Weiterlesen:
Supercaps: Starthilfe verlängert das Leben der E-Auto-Batterie – Wirtschafts Woche
Neues Puffersystem schont Batterie im Elektroauto – Fraunhofer IPA
Bilderquelle © Fraunhofer IPA

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