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SUPERCAP-Anwendungen

Avatar of Rainer Hake Rainer Hake - 06. February 2022 - PRAXIS - Anwendungen, Markt & Technologien

Ultracap-Anwendungen

Wie Ultrakondensatoren die Welt erobern 

Als man bei den Herstellern der EDLC erkannte, dass die Anwendung als primärer Energiespeicher in der Automobilanwendung nicht realisiert werden konnte, begann man nach alternativen Anwendungsfeldern zu suchen. Diese fand man u.a. dann in der Windkraftindustrie, die für die Rotorblattverstellung (Pitchcontrol) einen kostengünstigen, langlebigen Energiespeicher für die elektrischen Antriebe suchte. Die bisher eingesetzten hydraulischen Systeme waren wartungsintensiv und damit relativ teuer im Einsatz. Die Windpark-Betreiber wollen natürlich keine längeren Ausfälle durch Wartungsarbeiten, denn jede Wartung kostet zusätzlich den nicht verkauften Strom. Die Windkraftanlagen Hersteller mussten letztlich auch die Wartungskonzepte mit verkaufen und das war somit ein wesentliches Argument.

ULTRACAPs in der Windkraft

ULTRACAPs konnten all dies gut erfüllen, denn die hohe Leistungsdichte - großer Strom - schnelle Aufladung - hohe Zyklenanzahl und in Summe auch kostengünstiger als die bisherigen Lösungen brachten den Erfolg. Die elektrischen Systeme sind wesentlich wartungsfreundlicher und langlebiger als die hydraulischen Systeme oder die elektrischen Systeme mit Batterien, die zuvor verwendet wurden.

Durch die Reihen-Parallel-Schaltung von mehreren hundert Zellen mit 360F/2,7V konnten Hochvolt-Pitchcontrol Systeme entstehen, die dann auch den Regelbetrieb der Blattverstellung übernahmen.

Die Zulieferindustrie in der Windkraft übernahm sehr schnell diese neue Technik. Man traf jedoch auf Widerstand aus dem eigenen Lager, denn ENERCON verfügte über ein Patent für die Nutzung der ULTRACAP für diese Anwendung. Die Zellen Hersteller konnten diesen großen Markt nur dann bedienen, indem sie eine Lizenzgebühr an den Pateninhaber zahlten, was dann auch weitestgehend geschah. Dieser Markt war lange Zeit der Schlüsselmarkt für die ULTRACAP Technologie und ist noch heute einer der wesentlichen Umsatzträger im globalen Maßstab. Leider hat sich der Markt für die Windkraft inzwischen wesentlich nach China verlagert und es bleibt nur ein relativ geringer Anteil für die europäischen Hersteller.

Inzwischen wächst der Energiebedarf aus der Windkraft wieder enorm und die Anlagen werden größer und so auch der Leistungsbedarf an den Verstell-Antrieben, da die Rotoren länger und schwerer werden. Es werden deshalb auch hier wieder die bewährten 3000F/2,7V Zellen in Verbindung mit Niedervolt Antrieben eingesetzt. ULTRACAP haben nicht zuletzt wegen der Anwendung in der Windkraft ihre Rolle im Markt der Energiespeicher gefunden. Diese Applikation hat den Nachweis über die Langlebigkeit der Zellen erbracht. Es wurden Zellen aus ausgetauschten Systemen untersucht, um die Eigenschaften nach fast 10 Jahren im Betrieb zu Überprüfen. Das Ergebnis war eine positive Überraschung, denn die Zellen waren noch immer innerhalb der ursprünglichen spezifizierten Daten. Die Tests auf Vibration, Temperatur etc. wurden somit auch in der Praxis über lange Zeiträume bestätigt.

ULTRACAPs in der USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung)

Eine sehr frühe Anwendung der EDLC Technologie war die Kurzeit Überbrückung von Netzausfällen in industriellen Systemen und Geräten. Batterie - oder Akku-Zellen haben den Nachteil der relativ kurzen Lebensdauer, die wiederum Wartung oder eingeschränkte Systemlebensdauer bedeuten. Hier kamen nun die Kondensatoren mit Ihrer scheinbar unbegrenzten Zyklenzahl und Lebensdauer ins Spiel. In einer Steuerung oder Industriecomputer müssen Daten bei Netzausfall schnell in nichtflüchtige Speicher abgelegt werden, um einen problemfreien Wiederanlauf zu gewährleisten. Zur Überbrückung dieser stromlosen Zeiten dienen dann die Kondensatoren, die aufgrund ihres geringen Innenwiderstandes die sofort benötigte Spannung und Leistung bereitstellen können. Das ist ein sehr wichtiges Merkmal in allen Industriesteuerungen und Computer.

Die Langlebigkeit der ULTRACAP sind für viele Unternehmen gerade in der Maschinenbaunahen Anwendung ein sehr wichtiges Merkmal. Im Maschinen- und Anlagenbau gelten sehr lange Garantien im Bereich des Nachkaufs- und Funktionsgarantie. Die Langlebigkeit, die Zyklenfestigkeit der ULTRACAP und die Funktion auch bei sehr niedrigen Temperaturen bis zu minus 45°C sind deshalb hier auch die ideale Lösung.

ULTRACAP - in FTS

In der Fertigung und in der Lagerlogistik spielen die ULTRACAP eine sehr wichtige Rolle. Die FTS - Fahrerlose Transport Systeme, auf englisch AGV - Automated Guided Vehicle - sind in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Die selbstfahrenden Einheiten transportieren z.B. in der Fertigung der Autoindustrie ganze Fahrzeuge von einer Arbeitsstation zu nächsten, in Lagerhäusern werden die Waren auf Shuttle beschickt oder entnommen. Durch gut geplante Abläufe werden die Fahrzeuge - genauer die ULTRACAP Speicher - an definierten Stationen in sehr kurzen Zeiten wieder aufgeladen. Lange Standzeiten für Batteriewechsel oder Aufladen entfallen und somit ist ein durchgängiger Produktionsbetrieb gewährleistet.

Durch den möglichen 24 Stunden Betrieb sind diese Roboter - Fahrzeuge die ideale Ergänzung in den heutigen Fertigungsanlagen und Lagerhäusern. Die erste Anwendung in dieser Art, die wir vor vielen Jahren geplant haben, war ein Lager-Shuttle für Kühlhäuser, da elektrochemische Batterien die tiefen Temperaturen nicht vertragen und die bisher verwendeten Kabelschleppen schnell verschlissen.

Die große Zyklenfestigkeit von bis zu 1 Million Lade und Entladungen gewährleistet auch die hohe Lebensdauer. Als ideale Lösung haben sich für diese Applikation die 48V/165F Module herausgestellt und werden als Standard betrachtet. CAPCOMP führt diese Module als Vorzugs Produkt und sind deshalb auch gut verfügbar. Selbst in automatisierten Parkhäusern werden heute bereits Transport - Shuttle eingesetzt, um Autos automatisch zu parken und dann auf Anforderung dem Kunden wieder auszuhändigen. Das Prinzip der computergesteuerten chaotischen Lagerführung liegt diesem Konzept zugrunde.

Wir konzipieren mit Partnern und gemeinsam mit unseren Kunden die optimalen Auslegungen der Energiespeicher, der Ladepunkte und die Fahrkursauslegung für die jeweiligen Einsatzfälle. ULTRACAP sind in diesen Anwendungsbereichen heute zu einem weit verbreiteten Standard geworden.

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