Superkondensator, ich verwende ihn so

Der Superkondensator ist ein neuartiges elektronisches Bauteil, das eine enorme Menge an Energie speichern kann. Er unterscheidet sich stark von einem herkömmlichen Kondensator und auch von einer wiederaufladbaren Batterie. Sein Hauptmerkmal ist seine Doppelschichtigkeit, die eine beeindruckende elektrische Ladekapazität ermöglicht. Er ist der einzige Kondensatortyp, der eine elektrochemische Doppelschicht (EDL) verwendet, um eine tausendmal höhere Kapazität als normale Komponenten zu erreichen.

Superkondensator: Definition und Hauptmerkmale

Der elektrochemische Doppelschichtkondensator (EDLC), besser bekannt als Superkondensator oder Ultrakondensator, wird vor allem als elektrischer Energiespeicher verwendet.

Er weist im Vergleich zu herkömmlichen Kondensatoren eine außerordentlich hohe Energiedichte auf, die typischerweise in der Größenordnung des Tausendfachen eines Elektrolytkondensators mit hoher Kapazität liegt. Ein gewöhnlicher Elektrolytkondensator hat beispielsweise eine Kapazität in der Größenordnung von Tausenden von Mikro-Farad, während ein Superkondensator derselben Größe eine Kapazität von einigen Hundert Farad haben kann. Im Gegensatz zu dem langsamen chemischen Prozess, mit dem Batterien Energie erzeugen, haben Superkondensatoren sehr schnelle Ladezeiten von 1 bis 10 Sekunden. Sie haben eine bis zu 10-mal höhere Leistung und Lebensdauer als Batterien, sind wartungsfrei und arbeiten auch bei extremen Temperaturen zuverlässig.

Darüber hinaus enthalten Superkondensatoren keine giftigen chemischen Verbindungen wie Blei-Säure- oder NiCd-Batterien

Wie Supercaps funktionieren:

Um möglichst viel elektrische Energie zu speichern, basiert der Superkondensator oder Supercap auf seiner elektrischen Doppelschicht. Es findet keine chemische Reaktion statt, so dass seine Lebensdauer praktisch unbegrenzt ist.

Gerade deshalb ist der Prozess der Energiespeicherung reversibel und kann ohne Folgen millionenfach auf- und entladen werden. Neben der enormen Energiemenge zeichnen sie sich durch eine hohe Energiedichte aus, die im Vergleich zu anderen Bauteilen bei gleicher Ladung eine geringe Stellfläche ermöglicht. Außerdem sind sie absolut wartungsfrei und halten praktisch ewig. Das Auf- und Entladen eines Kondensators erfolgt fast augenblicklich, da der Innenwiderstand nahezu Null ist und keine langsamen chemischen Reaktionen stattfinden.

Superkondensatoren statt Batterien?

Die Unternehmen bringen Tag für Tag immer leistungsfähigere Superkondensatormodelle auf den Markt. Gegenwärtig können Superkondensatoren in bestimmten Anwendungen Batterien ersetzen. Kleine Industriegeräte und sogar elektrische Instrumente mit hoher Leistung können mit Superkondensatoren betrieben werden.

Durch den Einsatz von Superkondensatoren können diese in Sekunden statt in Stunden aufgeladen werden, was eine große Zeitersparnis und einen hohen Bedienungskomfort bedeutet.

Da Superkondensatoren elektrostatisch und nicht durch reversible chemische Reaktionen arbeiten, können sie beliebig oft, sogar eine Million Mal, geladen und entladen werden. Sie haben einen sehr geringen Innenwiderstand, d. h. sie speichern und geben Energie in sehr kurzer Zeit ab und arbeiten mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100 %.

Superkondensatoren werden vor allem dann eingesetzt, wenn eine große Energiemenge in einem relativ kurzen Zeitraum (einige Sekunden bis einige Minuten) gespeichert werden muss. Sie können auch an Batterien angeschlossen werden, um die Ausgangsspannung zu filtern und auszugleichen.

In Elektro- und Hybridfahrzeugen werden sie als temporäre Energiespeicher für das regenerative Bremsen eingesetzt. Superkondensatoren in Bussen in China sind beispielsweise in nur zehn Sekunden aufgeladen, müssen nicht entsorgt werden, da sie keine Umweltverschmutzung verursachen, funktionieren sowohl bei Kälte als auch bei Hitze und können sogar vollständig entladen werden, ohne Schaden zu nehmen. Da Elektrofahrzeuge mit Spannungen in der Größenordnung von Hunderten von Volt arbeiten, werden viele in Reihe geschaltete Superkondensatoren benötigt, um die richtigen Spannungswerte zu erreichen

Ultrakondensatoren, eine leistungsstarke Energiequelle

Als leistungsstarke alternative Energieressource werden Ultrakondensatoren in verschiedenen industriellen Bereichen wie intelligenten Zählern, Elektronik, Stromnetzen usw. eingesetzt. Die künftigen Anwendungen des Superkondensators sind vielversprechend. Angesichts der enormen Leistung, die selbst bei niedrigen Spannungen anliegt, sollte man jedoch nicht mit solchen Bauteilen herumspielen. Sie können bei einem Kurzschluss sehr gefährlich werden. Warum also lohnt es sich, einen Superkondensator zu wählen?

Aus mehreren Gründen:

schnelle Aufladung;

lange Lebensdauer;

hohe thermische Stabilität;

hoher Wirkungsgrad;

höchste Zuverlässigkeit.

In den kommenden Jahrzehnten werden auch unsere mit fossilen Brennstoffen betriebenen Autos und Hausheizungen auf Strom umgestellt werden müssen, wenn wir noch Hoffnung haben wollen, den katastrophalen Klimawandel abzuwenden. Elektrizität ist eine äußerst vielseitige Energie, die sich jedoch nur schwer in einem akzeptablen Zeitrahmen speichern lässt. Batterien können große Mengen an Energie speichern, brauchen aber Stunden zum Aufladen. Kondensatoren hingegen laden sich fast sofort auf, speichern aber nur geringe Energiemengen. In Zukunft werden sie die doppelte Eigenschaft haben müssen, große Mengen an Strom sehr schnell zu speichern und wieder abzugeben. Superkondensatoren sind in ihrer jetzigen Form die Lösung für dieses Problem und vereinen beide Eigenschaften am besten. Ihre Lebensdauer ist hundertmal länger als die von Lithium-Ionen-Batterien und sie verbrauchen 14 % weniger Strom.

Grüne Energie ist jetzt eine Realität, die unser Planet zweifellos zu schätzen wissen wird. Die Zukunft sieht für Superkondensatoren rosig aus. Es wird vorausgesagt, dass sich der Markt für diese außergewöhnlichen Komponenten innerhalb von sieben Jahren (2020-2027) verfünffachen könnte