Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physikalischer Stromspeicher als Lösung des Energieproblems

22.06.2012
Neben dem als Akkumulator bekannten elektrochemischen Stromspeicher gibt es seit einigen Jahren auch die Möglichkeit, elektrische Energie physikalisch also direkt, ohne den Umweg über einen chemischen Vorgang (Akkumulator) oder einen mechanischen Umweg (Pumpwasserkraftwerk) zu speichern.

Da Umwege immer auch nicht unerhebliche Verluste in Form von Wärme, Verlust der chemischen Reaktionsfähigkeit, oder Reibung bei den Motoren und Pumpen usw. hervorrufen, zeigt sich der Vorteil einer physikalischen Speicherung sehr deutlich.



Sie funktioniert so gut wie ohne Verluste. Kein Verlust bedeutet aber, eine lange Lebensdauer, eine fast unbegrenzte Anzahl an Ladezyklen (1 Million), keine Anfälligkeit durch Verschleiß, keine Verschwendung unserer kostbaren Energie und ein schnelles Laden und Entladen in wenigen Minuten wird möglich.

Diese physikalischen Stromspeicher nennt man Supercaps.

Eine Versuchseinheit als stationärer Speicher ist aufgebaut. Dazu ein Fahrzeug zur Vorführung der Einsatzmöglichkeit im Verkehr. Durch eine spezielle Elektronik ist es bei diesen Versuchseinheiten gelungen, die hervorragenden Speichereigenschaften der Supercaps auch in der Anwendung zu bewahren, so dass selbst nach 12 Monaten eine Restenergie von 80% zu messen war.

Die Fakten:

In 2011 konnten 30% der Wind und Sonnenenergie nicht genutzt werden, weil Transport und Speicherung nicht möglich waren. Mit zunehmendem Anteil der regenerativen Energie, wird es immer schwieriger, die Stromnetze stabil zu halten.

Speicherung alternativer Energien:

Die einzige ausgereifte Form der Stromspeicherung zur Netzstabilisierung ist das Pumpkraftwerk. Sinnvoll wären jedoch viele Speicher an vielen Stellen, um das Netz flächendeckend stabil zu halten. Am besten wäre ein Speicher in jedem Keller eines jeden Haushaltes, was unser gesamtes Land vom Energieverbraucher zum Energieerzeuger machen würde.

Eine Lösung: physikalische Stromspeicher für den privaten Haushalt. Man arbeitet zwar bereits an elektrochemische Varianten von stationären Stromspeichern für den privaten Haushalt, doch die Vorteile der physikalischen Stromspeicher sind überzeugender.

Physikalische Speicher:
1 Million Ladezyklen
Laden in 5 Minuten
Einsatz bis -40°C
Keine Kühlung nötig
Keine Temperierung nötig
Keine Entsorgungsprobleme
Keine seltenen Elemente
Elektrochemische Speicher:
300-10.000 Ladezyklen
Laden in 2 -10 Stunden
starker Leistungsabfall ab +5°C
Kühlung je nach Typ dringend
Temperierung auf +20°C nötig
(je nach Typ)
Enthält giftige Substanzen
Lithium (seltenes Element)
Die verwendeten Materialien sind Blei bei den älteren und Lithium bei den neuen Akkus. Lithium ist jedoch ein relativ seltenes Element. Schon heute ist bekannt, dass das auf der Erde vorkommende Lithium bei weitem nicht ausreichen würde, um die gleiche Anzahl an E-Fahrzeugen zu betreiben, die zurzeit mit Benzin und Diesel fahren. Dabei benötigen viele andere Elektrogeräte wie Handys Laptops usw. ebenfalls Lithium für ihre Akkus.

Deshalb müssen wir in Deutschland und Europa Technologien entwickeln, die uns nicht vom endlichen Öl zum endlichen Lithium führen, sondern wirklich unabhängig machen.

Eine Lösung dieses Problems könnten Supercap-Kondensatorspeicher sein. Ihr Ladevorgang ist physikalisch und nicht elektrochemisch, was das Laden im Minutenbereich ermöglicht. Es gibt keine chemische Reaktion, die Wärme produziert und Zeit in Anspruch nimmt. Dies ermöglicht es ebenso, sie millionenfach zu laden und zu entladen, sie müssen nicht gekühlt werden und funktionieren problemlos auch bei eisigen Temperaturen bis -40°C. Kohlenstoff ist Hauptbestandteil dieser Kondensatoren, eines der am meisten vorkommenden Elemente auf unserer Erde.

Seit der Entdeckung des zweidimensionalen Kohlenstoffs „Graphen“ haben die Kondensatoren das Potential, die Energiedichte der Lithiumakkus zu übertreffen und somit kleiner und leichter zu werden und dennoch größere Reichweiten in der E-Mobilität zu erzielen.

Ebenso wären stationäre Speicher für Privathäuser denkbar, die den Betreibern einerseits eine große Unabhängigkeit vom Netz, andererseits aber auch die breitflächige Versorgungssicherheit allgemein ermöglichen, viele zusätzliche Überlandleitungen sparen und eine hundertprozentige Nutzung der Wind und Sonnenenergie garantieren würden.

Aufgrund des guten Speicherungsverhaltens wäre bei entsprechender Größe das „Sammeln“ von Sonnenenergie im Sommer für die Wintermonate problemlos möglich.

Manche Fachleute behaupten, dass Kondensatoren ihre Ladung schnell verlieren würden. Dies trifft nicht bei den Supercaps zu. Das schnelle Entladen bisheriger Supercap-Speicher liegt an der Art der Balancierung, welches ein Problem ist, das wir gelöst haben, so dass auch ein Stillstand über Monate, keine wesentliche Entladung mehr bewirkt.

Was getan werden sollte:

Eine kleine Versuchsanlage zeigt die Technik. Das Energievolumen kann jedoch beliebig vergrößert werden, ohne die Schaltungstechnik zu verändern.

Bei stationären Speichern ist die geometrische Größe der Anlage nicht entscheidend. Wichtig ist die Langlebigkeit, die Anzahl der Ladezyklen und die Unanfälligkeit im Betrieb. Sobald die neuartigen Graphenschichten, die weltweit erforscht werden, zur Verfügung stehen, kann diese Schaltungstechnik eingesetzt werden, um auch Speicher für Fahrzeuge zu bauen, deren Reichweite 600 Km und mehr überschreiten würden, versehen mit allen Vorteilen physikalischer Speicherung.

Dies wäre ein echter Durchbruch des wirklich umweltfreundlichen Fahrens mit Strom aus alternativen Energien. Es würde die Versorgungssicherheit garantiert, auf große Überlandleitungen könnte verzichtet werden und die Unabhängigkeit Deutschlands von ausländischen fossilen Energieträgern aller Art, sowie importierten seltenen Elementen wäre erreicht.

Alfred Hermann GmbH & Co.
Carl-Zeiss-Str. 43-45, 73614 Schorndorf
Telefon: 0 71 81 - 97 84 211, Telefax: 0 71 81 - 97 84 220
www.blechtechnik.de oder unserer Vertriebsfirma www.hot-chili.com
Kontakt:
Herr Bernd Hermann
Tel. 07181-97842-11
oder bernd.hermann@blechtechnik.de

Bernd R. Hermann | Alfred Hermann GmbH & Co.
Weitere Informationen:
http://www.blechtechnik.de
http://www.hot-chili.com
http://youtu.be/ORQ3eIcp-cA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht FAU-Forscher entwickeln neues Materialsystem für effiziente und langlebige Solarzellen
10.11.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie