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 Ein leistungsfähiges Lasersystem für anspruchsvolle Experimente in der Attosekunden-Forschung
19.07.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Solarenergie unterstützt Industrieprozesse
17.07.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten