Skeleton Technologies: Graphen Stromspeicher

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stromspeicher-energiedichte-leistungsdichteDas estnische Startup Skeleton Technologies stellt Ultrakondensatoren her, also Stromspeicher, die sich besonders gut zur Abfederung von Lastspitzen eignen. Die Skeleton Ultrakondensatoren haben eine Besonderheit: Sie basieren auf dem Wundermaterial Graphen und sollen daher viermal so leistungsfähig sein wie herkömmliche Ultrakondensatoren. Gerade entsteht in Deutschland eine Fertigungsstätte für die Hochleistungs-Energiespeicher.

Die Skeleton Stromspeicher versprechen sehr gute Leistungsdaten

Ultrakondensatoren oder Ultracaps sind Varianten von Superkondensatoren. Diese Speicherform kann zwar weniger Strom speichern als normale Batterie, kann Energie jedoch besonders schnell aufnehmen und wieder abgeben. Ultracaps, wie Skeleton sie herstellt, verfügen wiederum über eine besonders gute Energiedichte, und Skeleton hat hier noch einmal neue Maßstäbe gesetzt. Die graphenbasierten Speicher sollen mit 10 Wattstunden pro Kilogramm eine doppelt so hohe Energiedichte und mit 45 Kilowatt/kg eine viermal so hohe Leistung wie andere Ultracaps erreichen. Hinzu kommen eine Lebensdauer von 10 Jahren bzw. einer Million Ladezyklen und eine gute Temperaturbeständigkeit. Die Skeleton Stromspeicher funktionieren zudem auch bei minus 40 Grad noch.

Nachfolgende Grafik verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Energiedichte und Leistungsdichte unterschiedlicher Stromspeicher. Hieraus geht hervor, dass Kondensatoren üblicherweise eine hohe Leistungsdichte bei einer geringen Energiedichte haben. Bei Lithium-Ionen- oder Blei-Akkus kehrt sich dieses Verhältnis um.

stromspeicher-energiedichte-leistungsdichteQuelle: Wikipedia – Von MovGP0. Later versions were uploaded by Cepheiden, Alex42. – Eigenes Werk (Originaltext: selbst erstellt; Werte von Alex42), CC BY-SA 2.0 de

Das Wundermittel, das die guten Leistungsdaten möglich macht, heißt Graphen. Anders als herkömmliche Batterien speichern die Skeleton Ultracaps ihre Energie nicht mithilfe einer chemischen Reaktion, sondern in einer Doppelschicht aus Graphen, weswegen sie deutlich kleiner sind. Das bei Skeleton eingesetzte patentierte Material nennt sich Curved Graphene. Graphen wird seit 2004 für verschiedene Anwendungen getestet. Das Material hat eine besonders große innere Oberfläche und ist deshalb sehr gut als Elektrodenmaterial in Ultracaps geeignet.

Kein Ersatz für Lithium-Ionen-Speicher

Moderne Lithium-Ionen-Speicher haben zwar eine viel höhere Energiedichte, doch Ultracaps sind auch gar nicht als Konkurrenz zu diesen gedacht. Sie können dort eingesetzt werden, wo schnell viel Strom in kurzer Zeit benötigt wird. Sie sind durchaus auch interessant für Hersteller von Elektroautos, weil sie die Reichweite erhöhen können, indem sie Lastspitzen ausgleichen. Wenn es sehr kalt ist, können sie Starthilfe geben. Und nicht nur bei Autos könnten Ultracaps einen hohen Energiebedarf schnell ausgleichen, sondern zum Beispiel im Stromnetz, oder bei allen Elektrofahrzeugen und -geräten, bei denen es immer wieder zu Lastspitzen kommt, etwa LKW, Kränen oder Schiffen.

Auch die Europäische Raumfahrtbehörde (ESA) gehört zu den Kunden des Startups. Sie wird die Skeleton Stromspeicher zusätzlich in ihren Satelliten einsetzen, der erste soll 2018 starten. Das geplante Schwerlast-Luftschiff der französischen Firma Flying Whales wird ebenfalls Skeleton Stromspeicher an Bord haben. Bei Lastspitzen, etwa beim Be- und Entladen, sollen die Ultracaps zusätzlich Energie liefern, was die CO2-Emissionen insgesamt so niedrig wie möglich halten soll.

Skeleton Technologies will künftig auch in Sachsen produzieren

Die beiden estnischen Gründer von Skeleton Technologies gründeten das Startup 2009 und begannen 2012 in Estland mit der Herstellung kommerzieller Energiespeicher auf Basis von Graphen. Lange galt die Verwendung als zu teuer, doch inzwischen gibt es Skeleton zufolge eine hohe Nachfrage. Das Graphen selbst wird weiter in Estland hergestellt, doch das Startup errichtet aktuell eine neue Fertigungsstätte im sächsischen Großröhrsdorf, 30 Kilometer von Dresden entfernt. Dafür hat das Unternehmen unter anderem eine Finanzierung über 15 Millionen Euro von der Europäischen Investitionsbank erhalten, weitere 26,7 Millionen stammen von anderen Investoren.

Mithilfe der neuen Fabrik will Skeleton bis zu 4 Millionen Zellen jährlich herstellen. Noch sind die Graphenspeicher mit 18 bis 34 Euro pro Wattstunde viel teurer als herkömmliche Ultracaps. Doch bei Skeleton ist man sich sicher, dass man die Herstellungskosten noch senken und die Energiedichte noch einmal verdoppeln kann. Die Fabrik in Großröhrsdorf soll den deutschen Markt bedienen. Vielleicht ein Wink für deutsche Autohersteller, die sich noch schwer damit tun, in Deutschland eine Batterieproduktion aufzuziehen.

Quellen / Weiterlesen:
Ultrakondensatoren | Skeleton Technologies
Energiespeicher: Black Power | Technology Review
Neuen Produktionsstandort in Sachsen eröffnet | elektroniknet.de
15 Millionen Euro für Graphen-Ultrakondensatoren | elektroniknet.de
Energiespeicherproduktion in Deutschland geht doch: Skeleton startet 2017 | ingenieur.de
Bildquelle: Wikipedia – By AlexanderAlUS (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL]

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