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Kondensator mit 86wh/kg
Im ACS gibt es einen Artikel zu einem neuen Kondensatortyp der schon recht nah an die Energiedichte aktueller Akkus (NiMH) heranreicht....und das bei unendlich Lade/Entladezyklen + (kaum) beschränkter Schnellladefähigkeit.
86wh/kg bei 20 Grad ist ja schon was..... noch nicht perfekt aber doch ein recht grosser Fortschritt
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl102661q
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14 Antworten
- klingt sehr gut, aber wie alltagstauglich ist "bis 4Volt" einzuschätzen ?
Wie sieht es mit dem Selbstentladungsschutz/Selbstentladungszeitraum aus ?
Grüße
Kondensatoren kann man auch zu einem "Stack" zusammenschalten, also die Anpassung an die Bordspannung dürfte das kleinere Problem sein. Größer hingegen ist die Entladekurve bei "C". Da wird auch noch Energie abgegeben bei ca 20% der Ladespannung. Damit ist aber im Auto wiederum kein Blumentopf zu gewinnen, also erfordert es eine sehr schnelle, leistungsstarke und intelligente DC/DC Schaltung, die leider kaum mit weniger als 10% Verlust auskommt.
Ich sehe die Supercapacities, so sie einigermaßen bezahlbar sind durchaus im Bereich der Rekuperation angesiedelt, so daß dort die Bremsenergie nicht wieder einen Ladevorgang des Akkus in Gang setzt.
Wenn die Speicherfähigkeit brauchbar ist (also geringe Spannungsverluste im abgeschalteten Zustand) - tja, ich glaub dann hätten wir einen tollen Schnelllade-"akku"-speicher. Ich würd derzeit beim "EV" dennoch immer 15kWh in Akkus packen also ca 150kg zu derzeit erzielbaren EK (netto) 4.500,-€ "konventionelle" LiFePo´s.
(Besser wäre natürlich Hannemanns Super-Kolibri-Akku mit "LEKKER STROM" - aber wann gibt es den zu welchem Preis?
Aber keine Frage - die durch einen soclhen leistungsfähigen Super-C verfügbare Sofortenergie steigt damit natürlich erheblich, ein solches Mobil würde extrem viel Spaß verbreiten, ohne den Akku zu stressen.
Jo stimmt schon die sinnvollste Verwendung ist vermutlich in Kombination mit einem Akku also ein Akku-Kondensator Hybrid..... 
Immerhin könnte man sich so ein Kombination vorstellen die eben auch Schnellladen in den Kondensatoranteil ermöglicht - um damit eben kurzfrisitig auch mal gewisse grössere Strecke zurückzulegen - ohne dass sich dieser Lademodus negativ auf die Akkulebenszeit auswirkt - interessant z.B. für E-Linienbusse..... die evtl eben 2 oder 3x damit im Bertieb an einer Ladestation schnell aufgeladen werden können - oder auch Taxis, Lieferdienste, Car-Sharing Dienstleister wie car2go oder auch viele der Kommunalfahrzeuge, die ja kaum die Stadt (oder den LK) verlassen um mal kurz 200 km weiter Laub zu blasen um 5:20 morgens .. ....halt eher im gewerblichen Umfeld.
Mit solchen "Super-Caps" geraten alle anderen, teilweise recht "spinnerten" Ideen gleich wieder in ein weitaus realeres Licht, denkt man an Induktionsschleifen in der Bustasche (Haltestelle) oder den Taxistand. Bisher waren gerade die begrenzten Ladeströme der Akkus eher ein Hindernis für solche Sachen, die Supercaps jedoch können dort weit schneller "bunkern". Hätte durch die kontaktlose Energieübertragung ja noch einen weiteren Vorteil, betrachtet man die Größe eines 1MW-Trafos, erscheint eine solche in der Bustasche absenkbare "Sekundärspule" im Busboden plötzlich durchaus machbar.
Als "Prototyp" könnte man ja einen Eberswalder O-Bus testweise mit sowas ausstatten.
Rechnen wir nur mal mit 20sec "Ladezeit" eines normalen Kurzstops, kommt man mit 1MW auf immerhin 5,5 kWh, die sollten reichen für 10-12 min Stadtlinie, damit müßten die "Ladebuchten" auch nicht ganz so dicht, da sie sicher auch einiges an Kosten verursachen. Naja, sicher weit billiger als die Instandsetzung von 100m Gleisbett bei der Berliner Straßenbahn, was hierzulande gefühlte alle 5 Jahre neu "gemurkst" wird.
Vergleicht man die Ladebuchtleistung mit der Leistung einer E-Lok der BR 250 aus dem VEB LEW Hennigsdorf bei Berlin (3MW), erscheint das alles weit weniger spektakulär. Jedoch würde ich statt der 16 2/3 Hz dann eher 400Hz wählen, das viertelt die Trafogröße.
Die Problematik der Stromversorgung des Autos mit Kondensatoren wurde hier schon oft diskutiert...
Das Problem mit der Stromversorgung ist ja damit auch nicht mehr da schliesslich kann an der Ladestation ja mit verhältnismässig wenig Strom über einen langen Zeitraum dann zunächst in Kondensatoren geladen werden.
Man hat wenig bis gar keine Stromnetzbelastung - wenn man Ladestationsseitig auch in Kondensatoren zwischenpuffert - man lädt halt beim E-Bus die Kondensatoren der Ladestation in 3-4 Stunden auf -> übergibt die Ladung innerhalb ein paar Sekunden an die Kondensatoren des Busses wenn der da ist, und hat dann wieder ein paar Stunden Zeit zum Aufladen der Kondensatoren der Ladestation.
3-5 kw/h Stunden belasten das Stromnnetz nun nicht so extrem die man zum Aufladen einer solchen Ladestation bräuchte um dann 20-25 kwh nach ein paar Stunden Ladezeit der Schnellladeeinheit an ein E-Fahrzeug zu übergeben.....
Ich sehe da nichts problematisches.... Kondensatoren auf Ladeseite sind bei einer Schnellladestation ja eh Pflicht... wie sonst will man denn sonst eine Schnellladestation mit dem erforderlichem Stromfluss bauen? ohne Zwischenpuffer in der Ladestation bräuchte man ja richtig dicke Kabel zur Ladestation hin, wenn die nur den Strom "durchreichen" würde
Dass die Schnellladestationen den Strom in Kondensatoren erst sammeln macht die ja auch so teuer - dafür aber halt mit aktueller Infrastruktur nutzbar (Bedingung ist natürlich ein geschlossener Nutzerkreis)
Zitat:
Original geschrieben von he2lmuth
Die Problematik der Stromversorgung des Autos mit Kondensatoren wurde hier schon oft diskutiert...
ja, da haben wir aber noch nicht bei 86Wh/kg gelegen eher eine ganze Zehnerpotenz weiter drunter. Bleiakkus haben maximal 31Wh
Aber bei solchen Eckdaten lohnen sich die Aufwände für die aufwändigere Lade-Entladesteuerung der Supercaps
Na es ging da wohl eher um die Problematik des schnellen Aufladens - das funktioniert halt nicht direkt vom Stromnetz sondern nur indirekt über Ladestationen die selbst Kondensatoren haben, und damit sehr geringe Anforderungen ans Stromnetz stellen.
Ein Grund gegen Kondensatoren in E-Autos war ja man braucht > 100 kw Leitungen für Schnellladen - braucht man aber nicht wenn die Ladeterminals selber Kondensatoren sind.
Kommt natürlich auf den Preis an aber solche Kondensatoren mit hoher Energiedichte sind ja auch bei anderen Sachen wie Photovoltaik oder Wind evtl interessante Zwischenspeicher - vor allem weil ohne Ladezyklenproblematik.
- wir brauchen aber noch die Daten für den Selbstentladungszeitraum .
Es schränkt doch das Anwendungsgebiet sehr ein wenn nach z.B.
5 Stunden nur noch 80% der geladen Energie gespeichert/vorhanden
ist .
Grüße
sehe ich nicht so der Kondensator wird ja wohl hauptsächlich zum Zwischenpuffern genutzt - da spielt Selbstentladung ja keine Rolle
Ein Kondensator mit hoher Energiedichte hat mit ziemlicher Sicherheit eine geringe Leistungsdichte. Also mal schnell laden geht somit nicht.
Der Vorschlag mit dem Bus, den man mit 5 MW in der Haltestelle induktiv laden soll, ist technisch ziemlich unsinnig. Wenn man aus dem Netz lädt, so braucht man einen 5 MW Umrichter und einen 5 MW Trafo - die Hälfte davon in der Haltestelle, die andere im Bus. Wie groß und schwer ist sowas wohl, wenn man alle Richtlinien zur elmag. Abstahlung einhalten muss?
Wenn man dann noch denkt Caps zur Pufferung der Ladung zu nutzen, so braucht man außerdem eine Ladeelektronik und muss den Umrichter wegen variabler Spannung überdimensieren.
Wieso induktiv laden? Laden erfolgt z.B. über lokale 2 Meter Oberleitung im Haltebereich oder über eine sinnvollerweise automatisierte Kopplung - alles ganz normal über "Draht"
Ich habe bisher hier auch nichts von induktivem Laden gelesen - das hast nur Du ins Spiel gebracht.... ?
Naja im ACS Papier steht ja
"the new supercapacitor offers the ability to be charged or discharged within seconds"
"But sometimes a second is still too long: Using nanometer-scale fins of graphene, the researchers built an ultracapacitor that can charge in less than a millisecond. This agility, its designers say, means that the devices could replace the ubiquitous bulky capacitors that smooth out the ripples in power supplies to free up precious space in gadgets and computers."
Diese innen gefalteten "neuen" Kondensatoren kann man ja nicht mit den bisherigen vergleichen - die haben in vielen Bereichen ganz andere Eigenschaften trotz deutlich höherer Energiedichte kann man diese Kondensatoren viel viel schneller laden und entladen als herkömmliche.
Naja in einem E-Auto dauerts aber sicherlich trotzdem noch im Minutenbereich
Von Ioxus gibt es ja die ersten Hybrid Akkus zu kaufen - allerdings noch mit den "alten" Ultracaps, die ganz neuen sind ja noch Laborware - trotzdem dahin könnte die Richtung evtl gehen
Bisher finden die Anwendung in so Werkzeuigen vor allem => ein paar Sekunden laden und dann lange mit Arbeiten - dank Hybrid ist auch die Selbstentladung nicht so problematisch, denn die wird ja vom Akku abgefangen.
http://www.ioxus.com/documents/1000FHybridCapDataSheet11172010_000.pdf
Audi-gibt-Omega sprach von Induktionsschleifen in der Haltestelle. Wie auch immer.
Sollte die Caps tatsächlich so gut sein, so werden sie sicher ihre Anwendung finden, nämlich in mobilen Geräten - nicht KFZ. Denn dort spielt der Preis nicht eine so große Rolle. Ich könnte mir gut vorstellen, sowas in einem "Akku"-Schrauber oder Businessnotebook zu haben, selbst wenn der Cap dann um 100 Euro mehr als ein Akku kostet. Ein Notebook, das in 10 min geladen ist und keinen Akkuverschleiß hat oder ein Profischrauber, der in 2 min geladen ist und man nie Ersatzakkus oder Zweiakkus braucht.
Die von Ioxus gibt's ja schon in den ersten Geräten - vor allem liefert Ioxus ja auch für's Militär seit Jahrzehnten.
Für die erste Generation der Hybridcaps sind die ja gar nicht so schlecht - Ladezeit im Sekundenbereich und dank Hybridtechnologie Selbstentladung in 1.000h ( auf 0V allerdings )
Ich denke durchaus dass man da in 10 bis 15 Jahren bereits was sehen könnte - dafür dasss die kommerzielle Forschung/Umsetzung so jung ist, sind die Fortschritte ja enorm bei den Hybridkondensatoren.