Wenn Sie schon einmal mit einem neueren Hybrid- oder Elektrofahrzeug gefahren sind, haben Sie wahrscheinlich bemerkt, dass der Motor in eine Art Ruhezustand übergeht, sobald das Fahrzeug zum Stillstand kommt, so als würde er eine Pause einlegen. Wenn Sie dann auf das Fahrpedal treten, ist das Fahrzeug sofort wieder startklar und kann spontan aus dem Stand beschleunigen.

Genau so funktioniert ein Superkondensator, und dies ist nur ein Beispiel für seine zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten. In Hybrid- oder Elektrofahrzeugen werden Superkondensatoren eingesetzt, um die Effizienz durch Energiespeicherung zu erhöhen. Ein einzelner Superkondensator kann mehr Energie speichern als ein herkömmlicher Kondensator mit festem Dielektrikum, aber seine Speicherkapazität ist nicht so groß wie bei einer Batterie.

Sobald ein Superkondensator genügend Energie für eine Anwendung speichern kann, kann er seine Vorteile voll ausspielen, z. B. die blitzschnelle Bereitstellung seiner Energie, das schnelle Aufladen und die unkomplizierte Ladeschaltung.

Genau diese Eigenschaften sind für Entwickler interessant, die in der Unterhaltungselektronik, bei Computern und Kommunikationsanwendungen die Vorteile gegenüber Batterien nutzen wollen. Sie brauchen Superkondensatoren mit hoher Leistungsdichte und langer Lebensdauer, unabhängig von der Anzahl der Ladezyklen.

Diese Bauelemente kommen in Anwendungen für das Internet der Dinge (IoT), Smartphones, Wearables, Notbeleuchtung, Systemen für erneuerbare Energien, unterbrechungsfreien Notstromversorgungen, Solaranlagen und Technologien zur Energiegewinnung zum Einsatz.

Größere Anwendungsbereiche von Superkondensatoren sind Verkehrsanwendungen, z. B. Magnetschwebebahnen, Antriebs- sowie Bremsenergie-Rekuperationssysteme, Gabelstapler und Leittechnik.

Klein, aber oho

Die TVA AEC-Q200 Superkondensatoren von PowerStor/Eaton eignen sich hervorragend für intelligente Automotive- und Hybridfahrzeuganwendungen. Bei diesen Superkondensatoren handelt es sich um Energiespeicher mit extrem großer Kapazität, bei denen ein elektrischer Doppelschichtkondensator (Electric Double-Layer Capacitor, EDLC) in Kombination mit proprietären Materialien und Verfahren zum Einsatz kommt. Mit dieser Technologie lassen sich Kondensatorlösungen für Notstrom-, Impulsstrom- und Hybridsysteme umsetzen. Sie werden in Türschlössern und Kofferraumverriegelungen von Elektrofahrzeugen, E-Call-Anwendungen, Videorekordern im Auto und Systemen zur Stabilisierung des Stromnetzes eingesetzt. Die sogenannte Breitbandstabilisierung sorgt für eine ausgeglichene Energienutzung zwischen miteinander verbundenen und dynamischen Lasten in Stromverteilungssystemen. Ganz im Sinne ihrer Anwendung bestehen sie aus umweltfreundlichen Materialien und stellen somit einen Beitrag zu einer nachhaltigen Energielösung dar.

AVX PrizmaCap^™-Kondensatoren sind kleine Bauelemente, die allein oder in Verbindung mit Primär- oder Sekundärbatterien eingesetzt werden können. Sie bieten Spitzenleistung in mehreren Produkten, die in Bezug auf Größe, Gewicht, Leistung und Kosten (SWaP-C) für den Batteriebetrieb optimiert sind. Die Kondensatoren ermöglichen eine längere Backup-Zeit, eine längere Batterielebensdauer und liefern bei Bedarf unmittelbar die gespeicherte Energie. Sie eignen sich optimal für Anwendungen, bei denen es auf Impulsleistung, Energiespeicherung, Energie-/Leistungsüberbrückung und Batterieunterstützung ankommt. Die Baureihe ist insbesondere für den Einsatz in Endprodukten geeignet, darunter Wearables und Handheld-Geräte, Industrieausrüstungen, drahtlose Tastaturen, Peripheriegeräte für die Stromversorgung, Tablets und E-Reader. Entwickler schätzen ihren breiten Betriebstemperaturbereich (-55 °C bis +90 °C), ihre Kapazität (3,5 F-15 F) und ihre Energiedichte (1,14 Wh/kg-2,43 Wh/kg).

Der Cable-Based Capacitor (CBC) von Capacitech ist ein flexibler, drahtförmiger, drehbarer Superkondensator. Durch seine geringe Baugröße lässt er sich hervorragend auf Leiterplatten unterbringen und wird häufig in Geräte wie beispielsweise Wearables, Kabelbäume oder Stromkarten integriert. Auf einer Leiterplatte kann der Kondensator durch Bereiche geführt werden, in denen Platz vorhanden ist, oder in kleinen Gehäusen gebogen werden. Entwickler können CBCs in Reihe und/oder parallel schalten, um die Spezifikationen eines Produkts zu erfüllen. Dadurch können sie kleinere Produkte, Produkte mit höherer Leistung oder Produkte mit neuen Merkmalen und Fähigkeiten entwickeln und dabei den CBC beispielsweise auch außerhalb der Leiterplatte platzieren.

Fazit

In der Vergangenheit wurden Superkondensatoren vor allem als Speicherschutz und internes Batterie-Backup eingesetzt. Inzwischen kommen sie aber auch in Hybridfahrzeugen, Smartphones und bei der Energiegewinnung zum Einsatz. In den kommenden Jahren werden sie noch in wesentlich mehr Bereichen zum Einsatz kommen.