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Kleiner „Super“- oder „Ultra“-Kondensator (3 cm³) (Quelle: S. Fassbinder)
Energietechnik/-Anwendungen | Energiespeicher, Batterieanlagen | Leistungselektronik

Aus dem Facharchiv: Elektropraxis

Supercaps – Eigenschaften und Einsatzgebiete

06.06.2024

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 (Bild). Was ist das eigentlich? Welches Prinzip steckt dahinter? Wozu dienen sie? Was können sie besser, und was können sie nicht leisten?

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Elektronen, die da vom Pluspol zum Minuspol (und bei der Entladung anders herum) wandern. Nebenbei bemerkt heißt dies nicht, dass sich die Elektronen bei vollem Akkumulator auf der Platte des Minuspols und bei leerem Akku auf der Platte des Pluspols anreichern. Vielmehr schließt sich der Stromkreis durch die Säure, die einen ganz bedeutenden funktionalen Bestandteil des Akkus darstellt. Dies stellt den prinzipiellen Unterschied zum Kondensator dar, dessen Lade- und Entladeströme niemals durch den Kondensator fließen (s. Abschnitt „Kondensator-Kapazität“).

Stellen wir die so ermittelte Zahl jedoch spaßeshalber nun einmal ins Verhältnis zur Anzahl insgesamt in der Starterbatterie enthaltener Elektronen, so ergibt sich mit einer vom Hersteller angegebenen Masse von etwa 18 kg ein Elektronengehalt von grob 4,3 × 1027 Stück. Nochmals nebenbei bemerkt machen diese übrigens an der Masse von 18 kg nur 3,9 g aus, denn Elektronen wiegen im Vergleich zu den Protonen und Neutronen in den Atomkernen fast nichts. Von je etwa 2 400 Elektronen geht also nur eines auf Wanderschaft, denn von den 82 Elektronen, die ein Atom Blei beinhaltet, stehen der elektrischen Leitfähigkeit nur vier Stück zur Verfügung.

Das heißt: Jedes zehnte der verfügbaren Elektronen ist tatsächlich am Stromkreislauf beteiligt – und das ist relativ viel, wie wir noch sehen werden. Schließlich dürfen sich die Bleielektroden nicht komplett auflösen, und praktisch bestehende Unterschiede wie die zwischen theoretischer und nutzbarer Kapazität oder die bei hohem Entladungsstrom geringere Kapazität bleiben bei diesen Prinzip-Darstellungen unberücksichtigt.

Autor: S. Fassbinder

Literatur
[1] Fassbinder, S.: Im Verbund läuft es rund. Elektropraktiker, Berlin 68 (2014) 8, Teil 1: Strompreis, Smart Grid und Regelzonen, S. 653 – 657 und 9, Teil 2: Normen, Netze, Zuverlässigkeit, S. 744 – 747.


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