Fraunhofer IPA Großserienreife Speicher für Rekuperation

PowerCap-betriebenes fahrerloses Transportsystem.
PowerCap-betriebenes fahrerloses Transportsystem.

Energierückgewinnung scheitert meist daran, dass geeignete Speicher fehlen. Die Kombination aus Kondensatoren und Batterien vom FhG IPA löst das Problem.

Für die mehrfache Nutzung einmal eingesetzter Energie, die Rekuperation, sind Energiespeicher erforderlich, die Energie äußerst schnell aufnehmen und bereitstellen können sowie über eine große Anzahl von Lade- und Entladezyklen verfügen. Diese Anforderungen sind bisher auf zwei Speichermedien verteilt. Batterien können viel Energie aufnehmen, brauchen aber relativ viel Zeit zum Laden.

Kondensatoren hingegen sind in der Lage, Ladungen sehr schnell aufzunehmen und wieder abzugeben, können Energie aber nicht sehr lange halten. Außerdem reicht ihre  Speicherkapazität nicht aus.

Batterien und Kondeansatoren komboniert

Sogenannte »PowerCaps« sollen jetzt die Vorteile von Batterie  und Kondensator vereinen. Der neue Hybridspeicher wurde in dem vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg geförderten Gemeinschaftsprojekt »FastStorageBW II« entwickelt.

»Unser Ziel war, einen Hybridspeicher zu entwickeln, der die Eigenschaften von Kondensator und Batterie kombiniert. Seine Vorteile sollte er in verschiedenen Demonstratoren zeigen. Dazu war die Herstellung von Musterzellen hoher Qualität notwendig. Außerdem  mussten die Projektpartner bei der Entwicklung der Module und Batteriemanagementsysteme eng zusammenarbeiten«, erklärt Projektleiter Peter Kitzler vom Fraunhofer IPA.

Die Wissenschaftler setzten die entwickelten Hybridzellen in drei unterschiedlichen Demonstratorsystemen ein und prüften ihre Tauglichkeit ausführlich im Rahmen von Feldversuchen. Dazu wurden Module inklusive eines Batteriemanagementsystems entwickelt und in die Demonstratoren integriert. Als geeignete Anwendungen wählten die Experten Regalbediengeräte und fahrerlose Transportsysteme aus der Intralogistik sowie die Bordnetzstabilisierung aus dem Automotive-Bereich.

»Ein weiteres Projektziel war die Vorbereitung der Fertigungsmethodik für eine spätere Großserienproduktion. Dabei wurden Optimierungen verschiedener Einzelschritte entwickelt und umgesetzt«, ergänzt Peter Kitzler.

Neben der klassischen Produkt- und Prozessentwicklung die Ingenieure mögliche Materialien für spätere Produktgenerationen, neue Konzepte für die Elektrodenherstellung und ein bipolares Zellkonzept untersucht. Ein weiterer Fokus lag auf dem Einsatz kostengünstiger und umweltschonender Elektrodenmaterialen sowie deren Verarbeitungsprozessen. »Insgesamt konnte das Forschungsprojekt einen signifikanten Beitrag zu unserem Wissen  auf dem Gebiet der Energiespeicherzellen “Made in Baden-Württemberg und Deutschland leisten”, freut sich Kitzler.

In dem vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau BadenWürttemberg geförderten Projekt »FastStorageBW II« entwickelte ein Konsortium aus Industrie und Forschung einen neuen Hybridspeicher mitsamt seiner Fertigungsmethodik zur serienfähigen Produktion. Die insgesamt 15 Projektpartner haben die Ergebnisse der letzten drei Projektjahre kürzlich vorgestellt.