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Häuser Supercap-Ziegeln als Stromspeicher

Die riesigen Kondensator-Banken im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf entladen sich schlagartig in spezielle Magnetspulen, um sehr hohe Felder zu erzeugen. Foto: HZDR, Oliver Killig

Kondensator-Bank im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. Foto: HZDR, Oliver Killig

IDTechEx-Analysten rechnen dank neuer Technologien mit Marktdurchbruch für Superkondensatoren

Cambridge, 10. Juli 2018. Neue Generationen von Superkondensatoren (Supercaps) könnten für einen Marktdurchbruch für diese Energiespeicher-Technologie sorgen und für Milliardenumsätze sorgen. Das hat das Marktforschungsunternehmen „IDTechEx“ aus Cambridge im Bericht „Supercapacitor Materials and Technology Roadmap 2019-2039“ eingeschätzt. Die jüngsten technologischen Entwicklungen in diesem Sektor könnten womöglich sogar in vielen Maschinen und Geräten die Batterien überflüssig machen.

Supercap-Schichten könnten für E-Autos mit mehr Reichweite sorgen

Als besonders vielversprechend stufen die Analysten Hybrid-Supercaps und MXene-Materialien ein. Vorstellbar seien damit beispielsweise Häuser, deren Ziegel aus Superkondensator-Lehm gebrannt sind und die dadurch selbst zu großen Energiespeichern werden, prognostizieren die Marktforscher. Und Elektroautos, die innen und außen mit Supercap-Materalien beschichtet seien, könnten zumindest auf einen Teil der schweren Lithium-Ionen-Batterien heutiger Stromfahrzeuge verzichten. Und weniger Gewicht heißt bei E-Autos meist: mehr Reichweite.

Hybride Superkondensatoren von Varta. Foto: Varta

Hybride Superkondensatoren von Varta. Foto: Varta

Hybride Supercaps: Mehr Energiedichte

Zur Erinnerung: Kondensatoren sind Energiespeicher, die im Vergleich zu Batterien Strom schneller aufnehmen und abgeben, aber meist weniger Speichervermögen haben. Hybride Supercaps sind besonders hitzebeständige Kondensatoren, und die klassische Zweischicht-Elektroden mit Pseudokapazitäts-Effekten kombinieren. Ihre Energiedichte ist etwa zehnmal höher als bei klassischen Supercaps.

MXene: Lehm aus 2D-Hightech-Material

MXene wiederum ist ein zweidimensionales Speichermaterial, das wie Lehm angerührt werden kann. Es besteht zum Beispiel aus winzigen Titan-Kohlenstoff-Plättchen, die ähnlich wie Graphen nur eine Molekül-Lage dick, also ausschließlich zweidimensional vernetzt sind. Das in den USA zufällig entdeckte MXene leitet Strom sehr gut, ist temperaturbeständig wie Keramik und gilt als sehr gutes Elektrodenmaterial für Hochleistungs-Batterien und Superkondensatoren. Auf seine lehmartige Struktur geht auch die Idee zurück, daraus Häuser oder andere „Strukturelle Elektronik“ (Structural electronics = SE) zu konstruieren.

Die Visualisierung zeigt die technologische Innenansicht der "Autotram Extra Grand". Abb.: Fraunhofer IVI

Die Visualisierung zeigt die technologische Innenansicht der “Autotram Extra Grand” des Fraunhofer IVI. An dieser Technologieplattform haben die Ingenieure auch Supercaps für Busse getestet. Abb.: Fraunhofer IVI

Chinesen versprechen 30 % billigere Supercaps

Vor allem aus China erwarten die IDTechEx-Analysten in den nächsten Jahren starke Impulse für den Supercap-Markt auf der Basis solch neuer Werkstoffe: „Das Geschäft mit Superkondensatorwerkstoffen wird durch das chinesische Versprechen angekurbelt, die Preise in den nächsten drei Jahren um 30% zu senken“, betonte Dr Peter Harrop von IDTechEx. Getrieben werde dieser Preisverfall von Großaufträgen im nach außen abgeschirmten chinesischen Binnenmarkt. Als Anwender für Superkondensatoren gelten unter anderem Raumfahrt, Elektrofahrzeug-Industrie und Bahnbau – in all diesen Sektoren hat die Regierung in Peking ehrgeizige Ausbauprojekte angekurbelt beziehungsweise sind die Chinesen ohnehin schon führend.

Bisher fertigt Skeleton seine SkelCap-Ultrakondensatoren nur in einer Pilotlinie daheim in Esland. Foto: Skeleton

SkelCap-Ultrakondensatoren von Skeleton Esland. Foto: Skeleton

Supercap-Forschung auch in Deutschland

Auch in Deutschland gibt es einige Forschungsprojekte und Unternehmen, die sich Superkondensatoren widmen. Dazu gehören unter anderem das Fraunhofer-Verkehrsinstitut IVI und die TU in Dresden sowie Skeleton Technologies im sächsischen Radeburg und in Estland. Aber eine Massenproduktion ist hier nicht in Sicht.

Autor: Heiko Weckbrodt