Einsatz in Straßenlaternen 09.04.2015, 10:12 Uhr

Hybrid-Superkapazitator aus den USA macht Batterien Konkurrenz

Er speichert überdurchschnittlich viel Energie und lässt sich rasend schnell aufladen: Der Hybrid-Superkapazitator aus den USA. Erweitert um Solarzellen könnte er in Zukunft Straßenlaternen vom Stromnetz unabhängig machen.

Superkapazitatoren könnten zukünftig auch in Straßenlaternen zum Einsatz kommen. Tagsüber speichern sie den Strom aus Solarzellen für den Betrieb in der Nacht.

Superkapazitatoren könnten zukünftig auch in Straßenlaternen zum Einsatz kommen. Tagsüber speichern sie den Strom aus Solarzellen für den Betrieb in der Nacht.

Foto: Maurizio Gambarini/dpa

Superkapazitatoren arbeiten mit elektrochemischen Komponenten, die schnell und oft wiederaufgeladen werden können. Im Gegensatz zu Batterien reicht ihr Speichervermögen bislang allerdings nicht aus, um damit Smartphones, Computer geschweige denn Straßenlaternen zu betreiben. Das NanoSystems Institute der US-amerikanischen Universität of California unter Leitung von Professor Richard Kaner will das ändern.

Ausgangspunkt der Hybrid-Superkapazitatoren sind laserbearbeitetes Graphen und Mangandioxid. Das spezielle Graphen, das Kaner als Laser-Scribed Graphene (LSG) umschreibt, kann in hohem Maße elektrische Energie speichern – die Speicherkapazität soll sechsfach höher liegen als bei herkömmlichen Superkapazitatoren.

Zugleich ist es ausgesprochen schnell wieder aufladbar. Bei Mangandioxid handelt es sich um ein Material, das heute schon in alkalinen Batterien verwendet wird, weil es ebenfalls viel elektrische Energie speichern kann.

Hybrid-Superkapazitator könnte in Laternen zum Einsatz kommen

Die ersten Stromspeicher wurden für den Ersatz kleiner Batterien entwickelt. Für Großgeräte gibt es bislang schon konkrete Pläne, aber noch keine testfähigen Stromspeicher. Professor Kaner sieht eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Dazu nennt er das Beispiel der Straßenbeleuchtung. Dabei wird während des Tages über Solarzellen Strom gewonnen und im Hybrid-Superkapazitator gespeichert.

Der Superkapazitator aus Kalifornien lässt sich auch mit Solarzellen ausrüsten. Größere Versionen könnten zukünftig Straßenlaternen mit Energie versorgen.

Der Superkapazitator aus Kalifornien lässt sich auch mit Solarzellen ausrüsten. Größere Versionen könnten zukünftig Straßenlaternen mit Energie versorgen.

Foto: UCLA

Während der Nacht gibt der Stromspeicher dann den gespeicherten Strom an Straßenlaternen ab, die mit LED-Leuchten bestückt sind. Auf diese Weise lässt sich die Straßenbeleuchtung voraussichtlich ohne Stromversorgung aus dem Leitungsnetz betreiben. Nach Einschätzung des kalifornischen Teams lässt sich der neue Stromspeicher bis zu 10.000 Mal aufladen.

Günstiger als herkömmliche Superkapazitatoren

Professor Kaner betont, dass die Produktion der neuen Stromspeicher relativ einfach und vor allem recht billig ist. So werden weder sehr hohe Temperaturen, noch teure sogenannte Trockenräume benötigt, die für die Herstellung herkömmlicher Super-Kapazitatoren unumgänglich sind. Während das Graphen teuer ist, lässt sich das Mangandioxid kostengünstig beschaffen.

Das Calfornia NanoSystems Institute hat auch einen mikro-miniaturisierten Stromspeicher entwickelt, der klein genug ist, um in tragbare Elektronik oder auch in Implantate integriert zu werden. Dieser Stromspeicher ist nur ein Fünftel so dick wie ein Blatt Papier und speichert fünfmal mehr Energie als eine Dünnfilm-Lithium-Batterie.

„Dieser Mikro-Superkapazitator ist so dünn, dass er in einen Verband eingelegt werden kann, um eine kontinuierliche Abgabe von Medikamenten zu gewährleisten oder Verfahren zur Wundheilung zu unterstützen“, erklärt Kaner. „Er lässt sich sehr schnell aufladen und für einen sehr langen Zeitraum nutzen.”

 

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