Superkondensatoren : Der bessere Stromspeicher fürs Elektroauto

In Bussen wird er schon eingesetzt – jetzt entdecken Autobauer den Superkondensator. Er speichert Strom schneller und hält länger. Der Akku könnte bald ausgedient haben.
Der Mazda 6 speichert den Strom aus der Bremskraftrückgewinnung in einem Kondensator. © Hersteller

Wenn ein Autofahrer den Gasfuß hebt oder bremst, verpufft die Bewegungsenergie des Wagens ungenutzt als Wärme. Geht aber der Pilot des weinroten Mittelklassekombis Mazda 6 vom Gas, wandelt ein Generator die Bewegungs- in elektrische Energie um und speichert sie blitzschnell in einem sogenannten Superkondensator. Der ist im Gegensatz zu Batterien in Sekunden geladen und versorgt dann Navigationssystem, Radio, Klimaanlage und Bordbatterie mit Strom. Der Motor vergeudet dadurch keinen Treibstoff mehr mit dem Betrieb der elektrischen Systeme, und das Auto wird sparsamer.

Solche Superkondensatoren sind Neuland im Automobilbau. Zwar loben Ingenieure wie der ehemalige BMW-Forschungschef und heutige Magna-Technologie-Vorstand Burkhard Göschel schon seit Jahren ihre Vorteile. Bisher aber waren sie den Autoherstellern zu teuer und zu leistungsschwach.

Das ändert sich jetzt. Mazda bietet als erster Autohersteller in seinem erfolgreichsten Modell 6 (ab 22.090 Euro) ein sogenanntes regeneratives Bremssystem namens i-Eloop an, das Superkondensatoren als Energiespeicher nutzt. Die sind mittlerweile nicht nur billiger, langlebiger, leichter und weniger temperaturempfindlich als ihre Konkurrenten, die Lithium-Ionen-Akkus. Der japanische Hersteller verspricht auch bis zu zehn Prozent Treibstoffersparnis. Im knauserigsten Modell soll die Technik einen Durchschnittsverbrauch von weniger als vier Liter Diesel auf 100 Kilometer ermöglichen – ganz ohne Elektromotor. Damit werden die Superkondensatoren zu Hoffnungsträgern von Autoherstellern und Batterieentwicklern.

Grund dafür ist ihre spezielle Bauweise. Im Gegensatz zu Akkus, die Strom elektrochemisch bevorraten, speichern Kondensatoren Energie elektrisch. Dadurch sind sie in wenigen Sekunden voll geladen – viel schneller als die in Hybridautos eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien, die dafür Stunden benötigen. Genauso schnell geben die Supercaps ihre Energie wieder ab.

Fotografen verwenden Kondensatoren schon seit Jahrzehnten in Blitzgeräten: In der Regel speist darin eine Batterie den Kondensator, der sich dann auf Knopfdruck in Mikrosekunden in Form eines Lichtblitzes entlädt. Die Batterie allein könnte nicht so viel Leistung in so kurzer Zeit zur Verfügung stellen.

Die Superkondensatoren, die nun in Autos eingesetzt werden, sind eine Weiterentwicklung dieser Technik. Sie speichern mehr Energie über einen längeren Zeitraum. Ihren ersten Leistungstest absolvierten sie in der Formel 1: Für knappe sieben Sekunden sorgt in den Rennwagen der Strom aus den Superkondensatoren für 82 PS mehr Leistung. Dafür wird dem Benzinmotor ein zweiter, elektrisch betriebener Motor hinzugeschaltet. 

Kommentare

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Nein,

nicht wirklich.
Super-Kondensatoren werden für kurzfristiges Speichern im Rahmen der Rekuperation eingesetzt, und haben da tatsächlich Vorteile.
Litium-Ionen-Akkus speichern jedoch wesentlich mehr Energie, werden aber langsamer geladen und geben sie langsamer wieder ab. Wer mit Elektroenergie fahren will, wird noch lange gute Batterien brauchen.
Mag sein, dass ein Kondensator dazukommt, um Energie zurückzugewinnen (das wird eine Frage der Kosten und des Gewichtes), aber er wird die Batterie nicht ablösen können.

Genau so ist es

Solche "Supercaps" werden schon recht lange angeboten, dass diese jetzt auch in KFZ Verwendung finden, ist schlicht eine neue Anwendung für diese Art von Kondensatoren.
Ansonsten hätte dem Artikel etwas mehr Recherche über die technischen Hintergründe sicherlich sehr gut getan. Meines Wissens nach verwendet Toyota für deren Hybridsystem Akkus, die durch Reihenschaltung der einzelnen Zellen - je nach Wagentyp - bis zu 600 Volt liefern können. Dass man mit solchen Spannungen arbeitet, hat mit Sicherheit seine Gründe. Dies macht aber gleichzeitig die Verwendung von "Supercaps" nicht eben einfacher / sinnvoller, denn deren Spannungsfestigkeit liegt deutlich geringer - bei den im Handel angebotenen Typen sind es 2,5 - 5,5 Volt.
In diesem Artikel der (englischen) Wikipedia http://en.wikipedia.org/w...
ist ein Foto der Steuerelektronik des Prius http://en.wikipedia.org/w... und auf diesem ist deutlich zu erkennen: da sind ganz "normale" Elektrolytkondensatoren drin, die deutlich sichtbar eine Spannungsfestigkeit von 450 Volt aufweisen.

Vielen Dank für den Hinweis,

auf der Webseite des Anbieters gibt es ein ein Datenblatt für dieses Modul von Supercaps mit einer Nennspannung von 125 Volt und einer Kapazität von 62 Farad (um die vom Prius benötigte Spannung zu speichern würden zwei Stück benötigt) http://www.capcomp.de/fil...
Der Hersteller spezifiziert ein Gewicht von 57 Kg und einer maximal speicherbaren Energie von 134,5 Wattstunden.
Gemäß den Angaben in der (englischen) Wikipedia http://en.wikipedia.org/w... besitzt der Akku vom aktuellen Prius ein Gewicht von 53,3Kg und eine Kapazität von 6,5 Amperestunden (Ah) bei einer Nennspannung von 273,6 Volt. Wenn man dies umrechnet ergibt sich ein Energieinhalt des im Prius verbauten Akkus von rund 1,8 Kilowattstunden. Im Text wird noch erläutert, um die Lebensdauer des Akkus zu optimieren, wird die Kapazität des Akkus nur zu 40 - 60 % genutzt. Also rein rechnerisch ergibt sich so eine effektiv nutzbare Kapazität von 0,72 - 1 Kilowattstunden. Setzen Sie dies doch einmal in Relation zu den 0,1345 Kilowattstunden, die der Hersteller für die Supercaps spezifiziert und ziehen Sie in Betracht, dass diese dann noch (rund) das doppelte Gewicht einbringen. Selbst wenn man für die nutzbare Kapazität des Akkus des Prius den ungünstigsten Fall (0,72 KWh) ansetzt speichert dieser noch etwas mehr als die fünffache Energie der Supercaps, bei halben Gewicht.

...und nochmals Nein.

Diese Kondensatorentechnik ist gut geeignet für sehr Lade- und Entladevorgänge mit hoher Frequenz, bei der auch die Ladungsmenge eher ungleichmäßig ist.
Bezogen auf motorisierten Individualverkehr sind Stadtfahrten mit vielen Stopps genau das Terrain, auf dem die Kondensatortechnik ihren Vorteil ausspielen kann.
Zwei große Vorteile der "herkömmlichen" Akkutechnik gegenüber den Supercaps wurden gar nicht betrachtet: Selbstentladung und Energiedichte.

E.

ebenfalls nein

Kondensatoren entladen sich selbst nach eingiger Zeit. Gut möglich das sie sich zu einem wichtigen Bauteil entwickeln, aber die Batterie können sie nicht ersetzen.

@Autor: die Betriebsspannung würde sich vervierfachen. Normale Bordspannung sind im Moment 12v. Nur in Lkws werden 24v verwendet.
Und im übigen wurde das 48v-Netz von Conti vor schätzungsweise 10 Jahren entwickelt um den Anlasser zu ersetzen. Hat sich damals aber nicht durchgesetzt.

Anwendungen

Die Ladestationen fuer Buesse an Haltestellen sind eine nette Idee.

Fuer den Individualverkehr muesste man wohl Autobahnspuren mit beruehrungsloser Ladetechnik ausruesten, so dass die Kondensatoren in entsprechend ausgeruesteten Autos waehrend der Autobahnfahrt aufgeladen werden. Fuer kurze Strecken in der Stadt kann dann der Strom aus dem Kondensator genutzt werden, fuer Langstrecken muss man sich auf entsprechende Autobahnen beschraenken.