Stromversorgung Stromspeicher vereint Vorteile von Batterie und Kondensator

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Forscher am Fraunhofer IPA entwickeln einen elektrischen Speicher, dessen Kapazität mit der von Batterien konkurrieren kann, und der dabei so schnell aufzuladen ist wie ein Superkondensator. Im Projekt Fast Storage BW entsteht ein Hybrid-Speicher, der das Beste aus zwei Welten vereint., wie das Forschungsinstitut am Montag mitteilt

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Power-Caps vereinen die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren.
Power-Caps vereinen die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren.
(Bild: Fraunhofer IPA)

Mal eben den leeren Akku wieder aufladen – in wenigen Sekunden, maximal Minuten: Das ist nach wie vor nicht mehr als ein Wunschtraum, selbst wenn es nur um ein Smartphone, eine Kamera oder einen Akkuschrauber geht. Doch im Projekt Fast Storage BW entstehe derzeit ein neuartiger Stromspeicher, mit dem lange Wartezeiten am Ladegerät schon bald der Vergangenheit angehören könnten. „Gemeinsam mit Batteriehersteller Varta Microbattery und weiteren Partnern arbeiten wir an Power-Caps, einem Hybrid-Speicher, der die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren in sich vereint“, erläutert Joachim Montnacher, Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.

Hohe Temperaturbeständigkeit

Bislang sind Superkondensatoren, so genannte Supercaps, das Mittel der Wahl, wenn Energieströme von bis zu 10 kW kurzzeitig aufgenommen und wieder abgegeben werden sollen, wie es heißt. Das Problem dabei sei jedoch, die Supercaps reagierten zwar schnell und ließen sich fast unendlich oft wieder aufladen. Sie erreichten aber nur einen Bruchteil der Speicherkapazität der deutlich langsameren Nickel-Metallhydrid- oder Lithium-Ionen-Batterien und könnten die gespeicherte Energie nur über eine sehr begrenzte Zeit halten.

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Hier setzten die Fast-Storage-Power-Caps an: Sie sollen laut Mitteilung am Ende eine vergleichbare Leistungsdichte und Schnellladefähigkeit aufweisen wie Supercaps sowie eine Energiedichte, die an die herkömmlicher Batterien heranreicht. Gleichzeitig strebten die Entwickler eine Lebensdauer von zehn bis fünfzehn Jahren an – für Batterien seien drei bis acht Jahre typisch. Zudem sollen die Power-Caps eine deutlich höhere Temperaturbeständigkeit haben als Batterien, hundert mal mehr Ladezyklen überstehen und ihre Ladung über mehrere Wochen ohne nennenswerte Verluste durch Selbstentladung halten können.

Stromspeicher mit erheblichem Marktpotenzial

Edward Pytlik, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Varta Microbattery GmbH, Ellwangen, schätzt an dem neuen Speicherzellen-Typ vor allem Vorteile wie Energiedichte, Sicherheit, Lebenserwartung und Kosten, wie das Fraunhofer IPA berichtet. „Das Marktpotenzial für die Hybridzellen ist erheblich. Bereits heute liegt es bei circa 0,5 Mrd. Euro und in vier bis sechs Jahren könnten es 2 bis 3 Mrd. Euro sein“, schätzt er. Die Power-Cap-Technik sei einzigartig. „Sie eröffnet Varta die Chance auf eine weltweite Marktführerschaft in diesem Segment“, meint Pytlik.

Effizente Energierückgewinnung

Standard-Speicherzellen für den Massenmarkt kämen mittlerweile fast ausschließlich aus den USA oder Asien und daran werde sich so schnell auch nichts mehr ändern, denkt IPA-Energiewirtschaftsexperte Montnacher. „Unsere Stärke sind hochwertige Produkte für anspruchsvolle Anwendungen und genau hier sollten wir auch ansetzen“, schlägt er vor. Beispielsweise in der Intralogistik: bei elektrisch betriebenen Hilfsmitteln zum Transport von Bauteilen oder Stückgut wie Regalbediengeräten (RBG), Gabelstaplern oder autonomen, fahrerlosen Transportsystemen (FTS). Hier könnten Hybrid-Speicher wie die Fast-Storage-Power-Caps Systeme zur Energierückgewinnung effizienter oder überhaupt erst möglich machen. Gleichzeitig würden sie durch stark verkürzte Ladezeiten die Verfügbarkeit netzunabhängiger elektrischer Transporthelfer erhöhen.

Erste Vorversuche zu neuartigen Stromspeichern abgeschlossen

„Darüber hinaus schaffen Power-Caps die Basis für fortgeschrittene Lösungen zum ‚betanken’ mobiler, batteriebetriebener Geräte mit Strom wie induktives Laden und sie ebnen den Weg für eine neue Generation von Rekuperationssystemen, die auch in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren Bremsenergie zurückgewinnen und diese anschließend dem Bordnetz zur Verfügung stellen“, sagt Montnacher. Die ersten Vorversuche zu den Fast-Storage-Power-Caps seien bereits abgeschlossen. Nun sollen in einem Folgeprojekt sowohl grundlegende Materialkomponenten als auch Fertigungsverfahren entwickelt werden, die eine Produktion im industriellen Maßstab ermöglichen, wie es in der Mitteilung heißt.

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