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Forschung aktuell: PowerCaps

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) arbeitet an der nächsten Generation von Energiespeichern.

07.12.2015
Forschung aktuell KIT

Die so genannten PowerCaps vereinen die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren in einem Hybridsystem und werden auf der HANNOVER MESSE 2016 vorgestellt.

Der effiziente Umgang mit Energie ist einer der Grundpfeiler der Energiewende. Doch gerade in der Industrie fällt das nicht immer leicht, weil die technischen Voraussetzungen nicht erfüllt sind – so fehlen unter anderem geeignete Speichermöglichkeiten. Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen haben sich daher im Projekt "FastStorageBW II" zusammengeschlossen, um den Energiespeicher der nächsten Generation für die Industrie zu entwickeln.

"Ziel ist es, einen Zwitter zu kreieren, der die Vorteile von Batterien und Kondensatoren vereint", erklärt Dr. Olaf Wollersheim, am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) Projektleiter Competence E, das die wirtschaftlich relevanten Forschungsaspekte vom Batteriematerial bis hin zum elektrischen Speichersystem abdeckt und Speicher-Prototypen entwickelt, baut und testet.
Die Kombination aus beiden Systemen, PowerCaps genannt, nutzt die Vorteile und vermeidet die Nachteile: Eine Batterie kann viel Energie aufnehmen und lange speichern, benötigt aber lange Ladezeiten, hat eine begrenzte Lebensdauer und übersteht nur eine begrenzte Zahl von Ladezyklen. Ein Kondensator dagegen nimmt Energie schnell auf und ist langlebig, besitzt aber nicht die Speicherkapazität und -dauer einer Batterie. Der neue Speicherzellen-Typ besticht besonders durch seine Energiedichte, Sicherheit, Lebenserwartung und Kosten.

Große Marktmöglichkeiten für die Hybridzellen

"Das Marktpotenzial für die Hybridzellen ist erheblich. Bereits heute liegt es bei zirka einer halben Milliarde Euro und in vier bis sechs Jahren könnten es zwei bis drei Milliarden Euro sein", schätzt Edward Pytlik, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Varta Microbattery GmbH. Das Unternehmen aus Ellwangen hat es geschafft, die neuen PowerCaps von Lithium-Ionen-Batterien abzuleiten, allerdings mit einem wässrigen Elektrolytsystem. Damit ist die Gefahr der Brennbarkeit gebannt – bisher in vielen Industriebereichen ein wichtiges Argument, um die Produktionshallen für herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien zu sperren.

Die neuen elektrochemischen Speicher sind in der Lage, Lastspitzen in den Fabriken wirkungsvoll zu puffern. "In vielen Fällen sind Kabel, Transformatoren und Elektronik auf eine Spitzenlast von beispielsweise 300 Kilowatt ausgelegt, obwohl im Mittel nur drei Kilowatt benötigt werden. Mit den neuen PowerCaps lässt sich der Spitzenwert auf zehn Kilowatt begrenzen – das ermöglicht enorme Kosteneinsparungen", rechnet Wollersheim vor. Die ersten Anwender für die Prototypen sollen zwei Firmen aus der Intralogistik sein, die beide bereits im FastStorageBW II mitarbeiten.

Das Einsatzgebiet der PowerCaps zielt auf alle Bereiche, in denen ein ungleichmäßiger Strombedarf gedeckt werden muss. Die möglichen Lösungen reichen von der Lastspitzen-Pufferung in Unternehmen mit hohem Strombedarf über die unterbrechungsfreie Stromversorgung bis hin zur Frequenzregulierung im Stromnetz. Mit den PowerCaps soll das Wissen über Energiespeicherzellen um eine besonders interessante Variante erweitert und ein wichtiger Beitrag geleistet werden, um die Versorgungsschwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen. Im Hinblick auf diesen Aspekt ist das Projekt FastStorageBW II in der "Forschungshalle" der HANNOVER MESSE 2016 auf dem Stand des KIT (Halle 2, Stand B16) bestens aufgehoben und dürfte großes Interesse finden.

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