Supercaps, Ultrakondensatoren
Raphael Waeber, Maxwell Technologies SA, Rossens

Ultrakondensatoren können durch die Polarisierung einer elektrolytischen Lösung Energie elektrostatisch speichern. Obwohl es sich um elektrochemische Komponenten handelt, sind an dieser Art der Energiespeicherung keine chemischen Reaktionen beteiligt. Durch diesen hochgradig reversiblen Mechanismus kann der Ultrakondensator über eine Million Mal geladen und wieder entladen werden. Die Kombination einer außerordentlich großen Oberfläche mit einem extrem geringen Ladungstrennungsabstand verleiht dem Ultrakondensator seine im Vergleich zu konventionellen Kondensatoren hervorragende Kapazität.

Dabei verdankt der Ultrakondensatoren seine große Oberfläche einem porösen Elektrodenmaterial auf Kohlenstoffbasis. Durch die poröse Struktur dieses Materials kann seine Oberfläche pro Gramm Gewicht bis zu 2'000 Quadratmeter betragen, wesentlich mehr als bei konventionellen Kondensatoren. Der Ladungstrennungsabstand eines Ultrakondensators wird durch die Größe der Ionen im Elektrolyt bestimmt, die von den geladenen Elektroden angezogen werden. Dieser Abstand der Ladungstrennung (weniger als 10 Angström) ist wesentlich kleiner als mit konventionellen dielektrischen Werkstoffen erreichbar.

Ultrakondensatoren sind hocheffiziente Leistungsspeicher. Durch ihre Eigenschaften können Ingenieure neue Wege bei der Entwicklung von innovativen Architekturen zur Abdeckung des jährlich steigenden Leistungsbedarfs elektrischer Systeme einschlagen. Die Ziele hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Effizienz und Lebensdauer lassen sich dadurch besser erreichen. Z.B im Einsatz mit Hybridantrieben zeigen Ultrakondensatoren gegenüber herkömmlichen Energiespeichertechnologien eindeutige Vorteile auf. Besonders hervorzuheben ist ihr Wirkungsgrad von deutlich über 90%, wodurch Rekuperation mit höchster Effizienz sichergestellt werden kann. Die beim Bremsvorgang zurück gewonnene Energie kann ebenso ohne Verluste wieder zur Beschleunigung genutzt werden.