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Aktuelles aus der Angewandte Forschung

Elektromobilität, Materialien, Bionik, Medizintechnik, Erneuerbare Energien, Universität, Wissenschaft

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kit0415Der effiziente Umgang mit Energie ist einer der Grundpfeiler der Energiewende. Doch gerade in der Industrie fällt das nicht immer leicht, weil die technischen Voraussetzungen nicht erfüllt sind. Es fehlen unter anderem geeignete Speichermöglichkeiten. Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen haben sich daher im Projekt „Fast Storage BW II“ zusammengeschlossen, um den Energiespeicher der nächsten Generation für die Industrie zu entwickeln.

Ziel ist es, einen Zwitter zu kreieren, der die Vorteile von Batterien und Kondensatoren vereint. Am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) werden die wirtschaftlich relevanten Forschungsaspekte vom Batteriematerial bis hin zum elektrischen Speichersystem abgedeckt sowie Speicher-Prototypen entwickelt, gebaut und getestet. Die Kombination aus beiden Systemen namens „Power Caps“ nutzt die Vorteile und vermeidet die Nachteile: Eine Batterie kann viel Energie aufnehmen und lange speichern, benötigt aber lange Ladezeiten, hat eine begrenzte Lebensdauer und übersteht nur eine begrenzte Zahl von Ladezyklen. Ein Kondensator dagegen nimmt Energie schnell auf und ist langlebig, besitzt aber nicht die Speicherkapazität und -dauer einer Batterie. Der neue Speicherzellentyp besticht besonders durch seine Energiedichte, Sicherheit, Lebenserwartung und Kosten.

Das Marktpotenzial für die Hybridzellen liegt heute bei ca. einer halben Milliarde Euro, in 4 bis 6 Jahren könnten es 2 bis 3 Milliarden Euro sein. Varta Microbattery hat es geschafft, die neuen Power Caps von Lithium-Ionen-Batterien abzuleiten, allerdings mit einem wässrigen Elektrolytsystem. Damit ist die Gefahr der Brennbarkeit gebannt – bisher in vielen Industriebereichen ein wichtiges Argument, um die Produktionshallen für herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien zu sperren.

Die elektrochemischen Speicher können Lastspitzen in den Fabriken wirkungsvoll puffern. In vielen Fällen sind Kabel, Transformatoren und Elektronik auf eine Spitzenlast von z. B. 300 kW ausgelegt, obwohl im Mittel nur 3 kW benötigt werden. Mit den Power Caps lässt sich der Spitzenwert auf 10 kW begrenzen. Die ersten Anwender für die Prototypen sollen zwei Firmen aus der Intralogistik sein, die beide bereits im Fast Storage BW II mitarbeiten. Das Einsatzgebiet der Power Caps zielt auf alle Bereiche, in denen ein ungleichmäßiger Strombedarf gedeckt werden muss. Die möglichen Lösungen reichen von der Lastspitzen-Pufferung in Unternehmen mit hohem Strombedarf über die unterbrechungsfreie Stromversorgung bis hin zur Frequenzregulierung im Stromnetz.
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