Energiespeicher-Entwicklung: Karlsruher Institut für Technologie will Batterie und Kondensator vereinen

Die Entwicklung dieser „Powercaps“ treiben das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und seine Partner im vom Land Baden-Württemberg mit 25 Millionen Euro geförderten Projekt „FastStorage BW II“ nun voran.
„Ressourcen effizient nutzen erfordert auch die Rückgewinnung von Energie“, sagt Thorsten Grün, der die Projektarbeit am KIT koordiniert. „Dafür wollen wir die passenden Speicher bereitstellen.“

Batterien können viel Energie aufnehmen, Kondensatoren nehmen sie schnell auf
Bisher wird elektrische Energie hauptsächlich in Batterien oder Kondensatoren gespeichert. Aber für viele Anwendungen in der Industrie sind beide nicht optimal: Eine Batterie kann viel Energie aufnehmen und lange speichern, aber benötigt lange Ladezeiten, hat eine begrenzte Lebensdauer, und die Zahl der Ladezyklen ist beschränkt. Ein Kondensator nimmt Energie schnell auf und ist langlebig, hat aber nicht die Speicherkapazität und -dauer einer Batterie.
Im Projekt FastStorage BW II soll ein Hybridsystem entwickelt werden, welches die Stärken beider Energiespeicher vereint.

Powercaps können doppelt so viel Energie speichern wie klassische Kondensatoren
Aufgebaut sind die Hybridspeicher, auch Hybridkondensatoren genannt, aus zwei großflächigen Elektroden. Anders als bei herkömmlichen Kondensatoren sind die Elektroden jedoch nicht identisch aufgebaut, und statt einem Dielektrikum erstreckt sich zwischen ihnen ein Elektrolyt, der positive Ionen zur Verfügung stellt.
Ähnlich wie bei einer Batterie besteht eine Elektrode aus Metalloxiden, an der ein Redoxprozess bewirkt wird. Die zweite Elektrode ist wie bei einem Kondensator aus Kohlenstoffmaterial aufgebaut. Anders als in einer Batterie wird Energie jedoch nicht in einer chemischen Reaktion, sondern im elektrischen Feld zwischen positiven Ionen und Elektronen gespeichert. Die redoxaktiven Materialien im Kondensator vergrößern die effektive Betriebsspannung und die elektrische Felddichte, woraus direkt ein überproportionaler Anstieg der Speicherkapazität des Kondensators folgt. Powercaps können etwa doppelt so viel Energie wie klassische Kondensatoren speichern und theoretisch bis zu 10-mal mehr elektrische Leistung bereitstellen wie eine Batterie.

Speicher-Prototypen sollen in der Praxis getestet werden
Das KIT entwickelt, baut und testet nun Speicher-Prototypen, die aus Powercap-Zellen bestehen. Die ersten Prototypen sollen bei elektrisch betriebenen Regalbediengeräten, Gabelstaplern oder autonomen Transportsystemen in Hochregallagern oder Produktionshallen getestet werden.
„Neben dem Nachweis der technologischen Machbarkeit steht in dem Projekt auch die Wirtschaftlichkeit dieser Hybridlösungen im Fokus“, erklärt Olaf Wollersheim, der das Projekt Competence E am KIT leitet. „So wird auf den Einsatz kostengünstiger und umweltschonender Materialien und Verarbeitungsprozesse geachtet.“

28.10.2015 | Quelle: Karlsruher Institut für Technologie | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH