Energie: Die bessere Batterie

Energie: Die bessere Batterie

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Neuartigen Batterien dürfte künftig der Saft nicht so schnell ausgehen

Leistungsfähige Kondensatoren könnten künftig Autos antreiben und Windstrom speichern. Sie sind in Minuten geladen und halten Jahrzehnte.

Eine Viertelumdrehung am Drehknopf der Lenkstange genügt, um das Elektrodreirad auf Höchstgeschwindigkeit zu beschleunigen. Mit Tempo 40 schnurrt es über das Gelände des Forschungszentrums Karlsruhe. Die Energie saugt der 500-Watt-Gleichstrommotor nicht wie üblich aus einer Batterie, sondern aus einem Kondensatorblock, einem alternativen Energiespeicher, den das Dreirad auf einem Anhänger hinter sich herzieht. Für rund 20 Kilometer reicht der Strom, dann muss das Elektromobil an die Steckdose. Doch bereits nach wenigen Minuten ist der Speicher voll – bei einer Batterie hätte das einige Stunden gedauert.

Mit dem E-Mobil Marke Eigenbau wollen die Forscher zeigen, dass Kondensatoren das Potenzial haben, wiederaufladbare Batterien „bei bestimmten Anwendungen zu verdrängen“, sagt Georg Bretthauer, Leiter des Instituts für Angewandte Informatik (IAI). In Elektrofahrzeugen etwa, in öffentlichen Elektrotankstellen oder als Puffer für Wind- und Solarstrom könnten sie die bessere Alternative sein.

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Lange galten Kondensatoren für solche Zwecke als ungeeignet. Wegen ihres geringen Speichervermögens waren sie um ein Vielfaches größer als Batterien mit einer vergleichbaren Leistung. Erst in jüngster Zeit ist es Forschern gelungen, deutlich kleinere und leistungsfähigere Kondensatoren zu bauen. Zu den Vorreitern gehören Power Systems aus Japan, der US-Hersteller EEStor und das Massachusetts Institute of Technology. Sie arbeiten an einer Kondensator-Generation, die lediglich eine Speichermasse von rund 166 Kilogramm braucht, um einen Mittelklassewagen elektrisch 100 Kilometer vorwärts zu bewegen. Bisher waren dafür 2000 Kilogramm schwere Kondensatoren notwendig.

Damit sind die alternativen Energiespeicher zwar immer noch zu schwer, um jetzt schon die Batterien als Langzeitspeicher in Elektroautos zu ersetzen. Doch Kondensatoren seien ideal, um Bremsenergie rasch aufzunehmen und wieder abzugeben, sagt der ehemalige BMW-Technikchef Burkhard Göschel. Zum Beispiel, um dem Motor beim Überholen einen zusätzlichen Schub zu geben.

Abgesehen von der Energiedichte sind Kondensatoren ihren Rivalen, den Akkus, überlegen: Sie werden nicht heiß, können nicht explodieren, halten nahezu unbegrenzt und können relativ billig hergestellt werden, weil sie ohne Säuren und andere Chemikalien auskommen.

Und in absehbarer Zeit werden Kondensatoren ähnlich leistungsstark sein wie Batterien, sagt der Karlsruher IAI-Entwickler Richard Fodor, der das Elektro-Dreirad konstruiert hat. Fodor ist ein Durchbruch bei der Steuerung des Entlade-Zyklus der Kondensatoren gelungen. Er schaltet sie so hintereinander, dass sie ihre Energie wie eine Batterie über einen längeren Zeitraum kontinuierlich abgeben, statt sich wie in einem Blitzlichtgerät schlagartig zu entladen. Die Bereitstellung einer gleichbleibenden Spannung ist eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz als Langzeitspeicher.

Schon heute seien Kondensatoren für zahlreiche Anwendungen konkurrenzfähig, betont Fodor. Nämlich überall dort, wo große Mengen Energie in kurzer Zeit aufgenommen oder abgeben werden müssen. So könnten Kondensatoren zum Beispiel den überschüssigen Strom aus Fotovoltaik- und Windanlagen zwischenspeichern. Oder sie könnten an öffentlichen Elektrotankstellen die Batterien von Elektroautos in wenigen Minuten mit großen Mengen Strom aufladen. Ohne die Kondensatoren als Puffer würde „das normale Stromnetz unter der Belastung in die Knie gehen“, sagt Fodor.

Gerade hat Toshiba Super-Akkus angekündigt, die nach nur fünf Minuten zu 90 Prozent geladen sind. Dafür werden jedoch spezielle Stromkabel benötigt, die Stromstärken von bis zu 1500 Ampere aushalten müssten. Das deutsche 230-Volt-Stromnetz ist mit gerade einmal 16 Ampere abgesichert. Kondensatoren als Puffer könnten das Problem lösen.

Die Karlsruher suchen nun nach Industriepartnern, um die Technik serienreif zu machen. Erste Interessenten aus der Solar- und Windbranche haben sich gemeldet, ebenso der baden-württembergische Energieversorger EnBW. Ein Trumpf hat noch immer gestochen, berichtet Fodor. Spätestens nach einer Runde mit dem Elektro-dreirad verdrängt Begeisterung vorherige Zweifel.

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