Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Supercaps – Eigenschaften und Einsatzgebiete (3)
Seit einiger Zeit ist fast überall im Bereich der Elektrotechnik von Energiespeichern die Rede. Hierzu zählen unter anderem die „Supercaps“ (super capacitors – Superkondensatoren), auch Ultrakondensatoren genannt. Was ist das eigentlich? Welches Prinzip steckt dahinter? Wozu dienen sie? Was können sie besser und was können sie nicht leisten?
Im vorangegangenen zweiten Teil dieser Beitragsreihe (ep 03-2022, S. 195 – 199) wurde eine umfangreiche Marktprobe zusammengestellt und anhand dieser Informationen die Betriebseigenschaften näher betrachtet. Dabei zeigte sich, dass Supercaps nicht als Glättungskondensatoren für die Gleichrichtung von Netzwechselströmen in Frage kommen. Die abschließende Frage, um die es nun in diesem Teil gehen soll, lautete: Wofür eignen sie sich dann?
Anwendungen
Hierzu werden eine ganze Reihe neuartiger Einsatzgebiete genannt. Der vordem vorgenommene Vergleich mit der Pufferung durch Akkumulatoren weist schon in die richtige Richtung: Die Ultrakondensatoren schließen eine Lücke zwischen den Kondensatoren und den Akkumulatoren (Bild).
Kondensatoren sind zwar im strengen physikalischen Sinn Energiespeicher, im technischen aber eher nicht – bis vor einiger Zeit jedenfalls nicht. Wechselstrom-Kondensatoren speichern zwar etwas elektrische Energie, wie man deutlich hört, wenn man sie auflädt und dann kurzschließt, aber diese Energie wird innerhalb einer Periode der Netz-Wechselspannung zwei Mal aufgeladen und wieder in das Netz zurückgeführt.
Dieser Vorgang wird vor allem zur Phasenverschiebung genutzt (Blindleistungs-Kompensation, Anlauf-Kondensatoren), aber nicht in dem Sinne als Energiespeicher betrachtet, dass man etwa darauf zurückgreifen könnte, wenn das Netz ausfällt. Die darin gespeicherte Energiemenge könnte bestenfalls 5 ms überbrücken. Hier müssen Akkumulatoren eingreifen, die bislang z. B. in USV-Anlagen zum Einsatz kommen (in Rechenzentren, Krankenhäusern und ähnlich kritischen Liegenschaften) – dort aber oft nur für Sekunden oder höchstens wenige Minuten, bis ein Notstrom-Generator hochgelaufen ist.
Ein Akkumulator ist aber weder willens noch in der Lage, seine gesamte nutzbare Kapazität innerhalb von Sekunden bis Minuten abzugeben. Auch die Starterbatterie im Auto könnte den Anlasser rechnerisch etwa 25 Minuten lang ununterbrochen betreiben, aber das tut doch kein vernünftiger Mensch. Bis dahin hat man das Vorhaben längst aufgegeben und sucht nach dem Fehler. Läuft der Motor, so läuft auch der Generator, der die Bordstromversorgung dann weitgehend übernehmen kann.