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Die Entwicklungen bei Superkondensatoren werden mit Spannung beobachtet. Die Hoffnung dabei ist, dass sie Batterien irgendwann ablösen können. In manchen Bereichen ist das schon heute möglich.
Der Unterschied zwischen Superkondensatoren und Akkus
Superkondensatoren kommen grundsätzlich für viele Anwendungen in Frage, weil sie Energie sehr schnell speichern und wieder abgeben können. In dieser Hinsicht sind sie klassischen Lithium-Ionen-Batterien weit überlegen. Das liegt daran, dass Superkondensatoren Energie anders speichern als diese.
Supercaps bestehen aus elektrochemischen Doppelschichten auf Elektroden, die mit einem Elektrolyt befeuchtet sind. Legt man eine Spannung an, sammeln sich an beiden Elektroden Ionen entgegengesetzter Ladung. Sie bilden sehr dünne Schichten von unbeweglichen Ladungsträgern. Es werden nur Ladungen verschoben, es gibt also keine langwierige chemische Stoffänderung wie bei Akkus. Deshalb sind Superkondensatoren so schnell be- und entladbar. Sie haben zudem eine deutlich längere Lebensdauer als Akkus und können sogar Millionen Ladezyklen überstehen.
Superkondensatoren können also überall dort eingesetzt werden, wo besonders schnell Energie benötigt wird oder schnell viel Energie aufgenommen werden muss. Ein klassisches Anwendungsbeispiel ist der Blitz im Fotoapparat. Superkondensatoren werden auch im Elektroauto oder in Nutzfahrzeugen eingesetzt. Dabei steht ihnen allerdings ihr größter Nachteil im Weg: Sie können nicht so viel Energie speichern wie Akkus und müssen bei gleicher Leistung deutlich größer ausfallen.
Energieschub bei Lastspitzen
Deshalb kommen sie in Elektrofahrzeugen meist nur als Ergänzung zum Akku zum Einsatz: Beispiele sind Londoner Hybridbusse, die Bremsenergie in Superkondensatoren speichern. Beim Anfahren steht diese Energie wieder zur Verfügung, was die Effizienz des Hybridantriebs erhöht. Dasselbe Prinzip gilt bei LKWs, Schiffen oder Kränen. Auch den Rennfahrzeugen der Formel 1 geben Superkondensatoren einen zusätzlichen Schub beim Beschleunigen. Bei vielen akkubetriebenen Anwendungen können sie so die Lebensdauer der Batterie verlängern. Das spart auch Kosten, weil der Akku durch die zusätzliche Leistung kleiner ausfallen kann.
Eine Anwendung, wo Superkondensatoren Akkus in E-Fahrzeugen bereits vollständig ersetzen, sind Stadtbusse. In Japan oder Singapur, aber auch in der Schweiz gibt es Elektrobusse, die ihre Energie aus einem Superkondensator ziehen und bei jedem Stopp, also alle paar Kilometer, blitzschnell wieder aufgeladen werden. Die Fahrzeuge werden damit deutlich leichter.
Verschiedene Forschungsansätze
Damit Superkondensatoren Elektroauto-Akkus wirklich ersetzen können, muss ihre Energiedichte weiter steigen. Das Potenzial ist da, das zeigt etwa die Übernahme des Superkondensator-Herstellers Maxwell durch Tesla. Bei der Weiterentwicklung der Hoffnungsträger setzen Forscher unter anderem auf Nanotechnologien und auf das „Wundermaterial“ Graphen.
Quellen / Weiterlesen
Energiespeicherung der Zukunft: Die stille Kraft der Superkondensatoren | elektroniknet
Duke / Michigan State University: Dehnbarer Superkondensator für Wearables | elektroniknet
Bildquelle: Pixabay
Interessant, mal wieder von SuperCaps zu hören. Nach dem Bolloré war da jahrelang Stille.
Das mit den eBussen ist wirklich Win-Win: Ultrakurze Ladezeiten, da reicht die Zeit des Ein- und Aussteigens der Passagiere plus die Ruhe- und Wartezeiten an den Endhaltestellen.
eAutos könnten auch profitieren, indem die extrem hohen Ströme vor allem beim Bremsen aufgenommen werden und die Akkus mit weniger C belasten.
Man merkt, sobald Geld in der Sache steckt, tut sich was. Das hätten wir schon vor 20 Jahren haben können. Aber da wurden die Geldhähne gleich wieder zugedreht. 12-Gang-Getriebe waren wichtiger.