Superkondensatoren und ihre Rolle in der industriellen Automatisierung

Superkondensatoren sind eine innovative und revolutionäre Art der Energiespeicherung, mit der die Möglichkeiten der klassischen Kondensatoren erweitert werden. Sie werden zunehmend in der Industrie und in der Logistik eingesetzt.

Was ist ein Superkondensator?

Superkondensatoren werden auch als elektrochemische Kondensatoren oder Doppelschichtkondensatoren bezeichnet und bestehen aus leitenden Plattenpaaren, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Sie verfügen über eine tausendfach höhere Kapazität als Elektrolytkondensatoren und ihre Lade- und Entladegeschwindigkeit ist direkt proportional zu ihrer Kapazität.

Die ersten Superkondensatoren von kaum einem Farad wurden in den 1970er und 1980er Jahren entwickelt. Der japanische multinationale Konzern NEC vermarktete sie ab 1978 zur Unterstützung von Computerspeichern. Diese Geräte haben jedoch bereits eine Kapazität von bis zu 5.000 F und liegen aufgrund ihrer hohen Leistung und größeren Stabilität nach langen Nutzungszyklen deutlich vor den Batterien.

Vorteile von Superkondensatoren

• Kürzere Ladezeiten: Wie bei herkömmlichen Kondensatoren sind auch bei Superkondensatoren Lade- und Entladezeiten erforderlich. Allerdings kann dies eher eine Sache von Minuten als Stunden sein.
• Mehr Energie in kürzerer Zeit: Ein Superkondensator speichert weniger Energie als eine Batterie, liefert aber in derselben Zeit mehr Energie an den Verbraucher.
• Sicherheit: Diese Geräte können nicht explodieren, im Gegensatz zu elektrochemischen Batterien, die grundsätzlich instabil gegenüber externen Variablen wie der Temperatur sind.

Wie funktionieren Superkondensatoren?

Superkondensatoren speichern Energie elektrostatisch, geben sie aber anders als Batterien wieder ab. Sie bestehen aus drei Hauptkomponenten:

• Elektroden Es handelt sich um zwei einander gegenüberliegende Platten, die eine Anziehungskraft für elektrische Ladungen erzeugen – die eine zieht positive und die andere negative Ladungen an. Die Menge der von einem Superkondensator gespeicherten elektrischen Ladung – die sogenannte Kapazitanz – ist proportional zur Größe der Platten und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen.
• Elektrolyt Die Platten sind in eine Flüssigkeit eingetaucht, damit sich die elektrischen Ladungen im Superkondensator bewegen können. Der Elektrolyt sorgt darüber hinaus für Leitfähigkeit und Isolierung.
• Isolator Die beiden Elektroden sind physisch durch eine Schicht getrennt, die den vorzeitigen Kontakt zwischen den beiden Oberflächen und den Ladungen verhindert. Der Isolator erzeugt ein Magnetfeld, das die Speicherung großer Mengen an elektrostatischer Energie ermöglicht. 

Superkondensatoren vs. Batterien

Superkondensatoren haben einen höheren Wirkungsgrad als Batterien. Sie werden zur Erzeugung von Spitzenleistung eingesetzt und bestehen aus ungiftigen und nicht korrosiven Materialien – was zu weniger Abfall führt.

Wofür wird ein Superkondensator verwendet?

Aufgrund ihrer Eigenschaften sind Superkondensatoren in vielen Bereichen nützlich und ihre Anwendungen sind vielseitig:

• Unterstützung bei der Energieversorgung: Sie decken Nachfragespitzen ab, ohne das Netz zu überlasten, gleichen also den Strom aus und decken kurzfristige Versorgungsunterbrechungen ab.
• Sonnenkollektoren und andere erneuerbare Energien: Superkondensatoren wirken als Spannungsstabilisatoren.
• Fahrzeuge: Sie dienen nicht nur als Energiequelle zum Starten großer Motoren, sie können auch beim regenerativen Bremsen von Diesel-Lkw oder Lokomotiven eingesetzt werden und sind mit Hybridfahrzeugen und Wasserstoffsystemen kompatibel.

Wo werden Superkondensatoren in einem Lager eingesetzt?

Die Technologie kann auch in Bereichen angewendet werden, die eng mit Logistik und Produktion verbunden sind. Eines der bekanntesten Beispiele ist der Bereich der industriellen Automatisierung.

Kompaktlagersysteme, die immer häufiger in Lagern zu finden sind, wie z. B. automatische Pallet Shuttles, nutzen Superkondensatoren als Hauptenergiequelle – zumindest wenn sie von den besten Herstellern stammen. So sind die Shuttles immer verfügbar und können rund um die Uhr eingesetzt werden. Unternehmen wie United Caps und Panificadora de Alcalá haben sie bereits in ihre Anlagen integriert.

Superkondensatoren schützen Maschinen und Anlagen vor plötzlichen Versorgungsunterbrechungen, optimieren die betriebliche Effizienz und tragen zur Schaffung effizienter Produktionsumgebungen bei. Damit sind sie eine ausgezeichnete Lösung für den Bereich Logistik und Fertigung.

Superkondensatoren im Wandel der Zeit

Seit ihrer Erfindung in den 1970er Jahren werden Superkondensatoren ständig verbessert und mit neuen Materialien ausgestattet. Forscher der Technischen Universität München haben so einen hocheffizienten Superkondensator aus Graphen entwickelt. Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology haben mittlerweile einen Superkondensator entwickelt, der aus drei primitiven Materialien besteht, die schon im Römischen Reich verwendet wurden: Wasser, Zement und Ruß. 

Diese Erfindung könnte wichtige Anwendungen in der Energieversorgung und der Wartung von Stromverteilungsnetzen haben, wenn sie z. B. in die Fundamente von Häusern eingebaut wird. Darüber hinaus wird bereits an der Anwendung in Kommunikationssatelliten, der Flugsteuerung und dem elektrischen Antrieb von Raumfahrzeugen gearbeitet.

Steigern Sie Ihre logistische Leistung mit Mecalux

Wenn Sie Ihre Abläufe mit Hilfe der neuesten Technologien und eines innovativen und gut ausgestatteten Teams optimieren möchten, können wir von Mecalux Ihnen dabei helfen. Wir haben mehr als 55 Jahre Erfahrung in der Intralogistik und unsere Produkte werden ständig weiterentwickelt, damit wir die Leistungsfähigkeit unserer Kunden optimieren können. Wenden Sie sich unverbindlich an uns und wir finden die Lagersysteme und Softwarelösungen mit dem größten Potenzial, um die Logistik Ihres Unternehmens auf ein neues Niveau zu heben.