"Smart grids" im Blick: Neue Einsatzgebiete für Superkondensatoren

Sie zählen zu den zukunftsträchtigsten Technologien auf dem Feld der elektrochemischen Energiespeicher: Superkondensatoren. Sie für neue Einsatzgebiete fit zu machen, ist Ziel eines neuen Verbundprojekts am Batterieforschungszentrum MEET der Universität Münster.

„Diese Technologie im Stromnetzwerkmanagement zu nutzen, ist äußerst vielversprechend“, erklärt MEET-Forscher Dr. Andrea Balducci, Koordinator des Vorhabens. Gemeinsam mit den Projektpartnern – der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Stefano Passerini (ebenfalls MEET), der Firma IoLiTec aus Heilbronn und dem W. Westermann Spezialkondensatoren e. K. aus Berlin – fand heute (10. Juli) das Auftakttreffen in Münster statt.

Superkondensatoren finden bereits eine breite Anwendung in der Praxis, beispielsweise in Elektrowerkzeugen, Hafenkränen und Hybrid-Fahrzeugen. Zunehmend rücken aber auch weitere Einsatzgebiete ins Blickfeld der Forscher. In „intelligenten Stromnetzen“ – sogenannten smart grids – können sie beispielsweise für Leitungsstabilität sorgen, Netzreserven sichern und Spannung regulieren. Der Superkondensatormarkt lag nach Angaben der Wissenschaftler 2009 schätzungsweise in der Größenordnung von 150 Millionen US-Dollar. Für 2012 werde ein Marktwachstum auf bis zu 600 Millionen US-Dollar erwartet. „Doch für eine effektive Einführung müssen wir die Energiedichte von Superkondensatoren noch erhöhen“, betont Andrea Balducci.

Zum Projektende möchte das Forscherteam eine Superkondensatorzelle mit hoher Energiedichte entwickelt haben, die hohe Zellspannungen verträgt, in der Praxis bei großen Temperaturspannen betrieben werden kann und gleichzeitig eine hohe Zyklenstabilität, sprich eine lange Lebensdauer, aufweist. Das Vorhaben hat eine Laufzeit von 36 Monaten und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 2,5 Millionen Euro gefördert. 1,5 Millionen Euro davon erhält die Universität Münster.

Der Schlüssel zu höheren Energiedichten bei gleichzeitig gewahrter Sicherheit liegt im sogenannten Elektrolyten – dem Ionenleiter. Schwerpunkt des Forschungsvorhabens „Innovative Elektrochemische Superkondensatoren (IES)“ ist daher die Entwicklung einer innovativen Elektrolytlösung – und zwar basierend auf einer Mischung aus ionischen Flüssigkeiten und organischen Carbonaten. Ionische Flüssigkeiten haben unter anderem den Vorteil, dass sie nicht entflammbar sind und eine hohe chemische sowie thermische Stabilität aufweisen. Untersucht werden muss nun, mit welcher Elektrolyt-Zusammensetzung die Superkondensatoren auch bei hohen Betriebsspannungen sowie extremen Temperaturen zum Einsatz kommen können. „Eventuell ist es auch erforderlich, die bislang in Superkondensatoren verwendeten Materialien an den neuen Elektrolyten anzupassen“, so Andrea Balducci.

Zum Hintergrund:

Superkondensatoren (Englisch: supercapacitors) gehören mittlerweile gemeinsam mit Batterien zu den wichtigsten Energiespeichersystemen. Obwohl beide Technologien eng miteinander verwandt sind, existieren große Unterschiede in Bezug auf die Leistungs- und Energiedichte der beiden Systeme. Superkondensatoren bieten zwar eine vergleichsweise geringere Energiedichte als Batterien, jedoch ist die Leistungsdichte von Superkondensatoren deutlich höher. Dadurch können sie innerhalb weniger Sekunden ge- und entladen werden. Darüber hinaus können sie elektrische Energie äußerst schnell bereit stellen und verfügen über sehr lange Lebensdauern (mehr als 500.000 Lade- und Entladezyklen).

Kontakt: Stephanie Kaßing, Batterieforschungszentrum MEET (Telefon: 0251 83-36720; E-Mail: stephanie.kassing@uni-muenster.de)