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24.10.2012

16:39 Uhr

Superkondensatoren

Neuer Hoffnungsträger für Spritsparer

Quelle:WirtschaftsWoche

In Bussen, Flugzeugen und Gabelstaplern gibt es sie schon. Jetzt bauen Hersteller Superkondensatoren auch ins Auto: Sie helfen, Treibstoff zu sparen und sind robuster als Lithium-Akkus. 

Beim neuen Mazda6 (und Stadtbussen in Shanghai) reduzieren Superkondensatoren den Treibstoffverbrauch. Pressefoto

Beim neuen Mazda6 (und Stadtbussen in Shanghai) reduzieren Superkondensatoren den Treibstoffverbrauch.

DüsseldorfWenn 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. 

Auto-Antriebe

Verbrennungsmotor

Billiges Öl in den USA und der Beginn der Massenmotorisierung durch Ford haben dem „Verbrenner“ zum Durchbruch verholfen. In verschiedenen Varianten treibt er heute beinahe alles an, was fährt. Ob Ottomotor oder Dieselmotor, beide Aggregate werden vor allem mit fossilen Brennstoffen, also Produkten aus Erdöl betrieben. Doch die Technik lässt je nach Modifikation auch anderen Treibstoff zu, etwa Alkohol, Biodiesel, Gase oder gar Frittenfett. So kann der Verbrenner auch ein alternativer Antrieb sein.

Autogas und Erdgas

Der Antrieb mit Autogas funktioniert nach einer technischen Umrüstung in fast allen Benzinmotoren. Die kostet je nach Modell einige tausend Euro. Der günstigere Preis für das Gas spart zwar Geld, die Investition rechnet sich meist aber nur für Vielfahrer. Autogas (LPG) ist allerdings nicht an allen Tankstellen zu haben, zudem schmälert der Zusatztank meist den Platz im Kofferraum. Ist der Gastank leer, fährt der Motor mit Benzin weiter.

Eine andere Möglichkeit ist Erdgas, das ebenfalls in einem herkömmlichen Ottomotor verbrannt wird. Autos mit Erdgas-Antrieb finden sich häufiger in größeren Flotten oder auch in Bussen. Auch hier ist das Tankstellennetz noch nicht flächendeckend. Ein redaktionelles Special zu diesem Thema finden Sie hier.

Hybrid

Autos mit Hybrid-Antrieb haben beides an Bord: einen Verbrennungs- und einen Elektromotor. Dabei gibt es mehrere Varianten wie sogenannte „milde“, „volle“ und Plug-in-Hybriden. In der „milden“ Variante wird die Batterie etwa mit der Bremsenergie aufgeladen und greift dem Verbrennungsmotor unter die Arme. Ein Vollhybrid kann auch rein elektrisch fahren, die Batterie wird während der Fahrt mit dem Benziner geladen, auch wird Energie beim Bremsen erzeugt. Der Plug-in-Hybrid schließlich kann an der Steckdose geladen werden, was seine Reichweite beim elektrischen Fahrbetrieb verlängert. Mehr zum Thema Hybrid und Elektro-Auto lesen Sie hier.

Elektromotor

Reine Elektroautos sind zurzeit noch echte Raritäten auf den Straßen der Welt, obwohl sie in den Anfangsjahren des Automobils schon einmal breiter vertreten waren als Verbrennungsmotoren. Sie werden von Batterien gespeist und kommen ganz ohne fossile Energieträger aus - wenn man davon absieht, dass der Strom oft aus Kohle, Gas oder Atomkraft gewonnen wird. Viele Hersteller forschen derzeit an E-Autos und verfolgen dabei etliche verschiedene Ansätze. So werden etwa herkömmliche Fahrzeuge umgebaut oder ganz neue Konzepte speziell für den Stromantrieb entwickelt.

Dabei hat der Antrieb eine lange Geschichte und ist alles andere als eine neue Idee. Bereits in der Frühzeit der Automobilgeschichte gab es „Stromer“, bei kleinen Lieferwagen erhielt sich der Antrieb. Billiges Öl und wachsender Bedienkomfort verhalfen dem Verbrenner aber zum Durchbruch. Nun erlebt die E-Technik eine Wiedergeburt. Das größte Problem dabei ist die Speichertechnik, sprich die Batterien. Mehr zum Thema Hybrid und Elektro-Auto lesen Sie hier.

Brennstoffzelle

Für Ingenieure ist sie die Krönung des Antriebs - lautlos, leistungsstark und aus dem Auspuff strömt nur Wasserdampf. Die Brennstoffzelle treibt bereits U-Boote an, auch Versuchsautos gibt es längst. Dennoch ist Technik noch lange nicht für den Massenmarkt bereit. Ungeklärt ist etwa die Frage, wie der Wasserstoff energieeffizient und umweltschonend gewonnen werden kann. Auch technisch gibt es noch viel zu klären, vom Ausbau des nötigen Tankstellennetzes einmal ganz zu schweigen. Trotzdem halten viele Experten die Brennstoffzelle für den Königsweg und das batteriegetriebene E-Auto für nicht viel mehr als einen Zwischenschritt in der Entwicklung der Mobilität der Zukunft.

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. 

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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. 

Kommentare (2)

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Joerg_Duerre

25.10.2012, 11:01 Uhr

Aber wir müssen unbedingt das Stromnetz ausbauen???
Mit keinem Wort im Netzentwicklungsplan der Bundesnetzagentur erwähnt.

http://www.netzausbau.de/cln_1911/DE/Bedarfsermittlung/Netzentwicklungsplan%202012/netzentwicklungsplan2012_node.html

Account gelöscht!

26.10.2012, 09:39 Uhr

Endlich kommen nun auch fundierte Versuche und Anwendungen für die Verwendung von Physikalischen Stromspeichern wie Supercaps und Graphen als Visionen,Gedanken und Zukunftsentwicklungen zur Idealen Stromspeicherung in die Entwicklung.

Wir betreiben schon seit 5Jahren eine kleine Versuchsanlage, bei der wir beweissen, Alternative Energien können Millionenfach Be- und Entladen werden bei jeder Temperatur und das auch noch sehr schnell.

Siehe: YouTube
Stromspeicher millionenfaches laden möglich 2,52Min
http://www.youtube.com/watch?v=ORQ3eIcp-cA&feature=colike

Sonnenenergie wird in Supercaps gespeichert und bei Bedarf schnell abgegeben. Das ist bei jeder Temperatur sehr schnell möglich. So für das gezeigte Fahrzeug für 30Km Reichweite in 2Minuten. Möglich ist das mit einer neuartigen Schaltung. Wir denken dieses Prinzip ist auch in Grossanlagen verwendbar, um diese Anlage aufzubauen haben wir bis heute noch nicht die dazu notwendigen Geldmittel. Wenn die 2Dimensionalen Kohlenstoffschichten (Graphen) an denen weltweit geforscht wird in ca 2-5Jahren zur Verfügung stehen wird diese Technik die LI-IO Akkus übertreffen. Grossanlagen können dann wie die heutigen Wasserspeicherseen zur Energiespeicherung und zur Netzstabilität eingesetzt werden.
Vision: Ein Auto kann in 5Minuten mit so einem Speicher geladen werden und dann 600Km weit fahren.
Gerne gebe ich weiter e Auskunft.
bernd. hermann@blechtechnik.de

Mit Freundlichen Grüssen
Bernd Hermann

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