Wenn man von einem Dieselmotor auf einen vollelektrischen Antriebsstrang umsteigt, kann man nicht mehr nur in Bezug auf die Leistung denken.
Sie müssen auch die Arbeitszeit angeben, während der Sie Ihre Stromversorgung verfügbar haben möchten:
Für eine Genauigkeit von weniger als 100 ms sind chemische Kondensatoren gut geeignet.
Ultrakondensatoren eignen sich gut für eine Zeitdauer von einigen Sekunden (max. 5 bis 10 s).
Für Laufzeiten zwischen 10 Sekunden und 1 Minute sind Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Leistung oft die kostengünstigste Lösung. Für diese spezielle Anwendung werden derzeit neue Technologien entwickelt (LiCap, eine Mischung aus Ultrakondensatoren und Lithium-Ionen-Technologie), die jedoch noch zu teuer sind, um in großen Stückzahlen und zu niedrigen Preisen hergestellt zu werden.
Von einigen Minuten bis zu mehreren Stunden (<12h depending on the application), electrochemical accumulator are well adapted and lithium-ion battery is most performing one.
for longer continuous operation, a diesel genset or fuel cell can be good solution.
Um den Anforderungen einer bestimmten Anwendung gerecht zu werden, muss das Speichersystem in der Lage sein, stets die erforderliche Leistung und Energie zu liefern, um den geforderten Arbeitszyklus zu erfüllen. Die beiden Hauptkriterien für die Dimensionierung eines elektrischen Energiespeichers sind daher die maximale Leistung und die zu liefernde Energie. Das oben erläuterte Zeitkriterium ist in der Kapazität zur Energielieferung enthalten, da Energie das Integral der Leistung für einen bestimmten Zeitraum ist.
Das Ragone-Diagramm hilft dabei, die verschiedenen Energiespeichertechnologien anhand ihrer Leistungs- und Energieeigenschaften zu vergleichen (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2: Ragone-Diagramm für verschiedene Speichertechnologien (Quelle: Research Gare, Giuseppe Graber, Università degli Studi di Salerno)
Es ist zu beachten, dass die Lithium-Ionen-Technologie ein sehr breites Anwendungsspektrum abdeckt: eine Leistungsdichte, die mit den besten Ultrakondensatoren mithalten kann, und die beste Energiedichte unter den Batterien. Im nächsten WATTALPS TechLetter werden wir sehen, dass der Begriff Lithium-Ionen eine Vielzahl von Technologien und Designs umfasst, von denen jedes für einen bestimmten Anwendungsfall geeignet ist. Es gibt in der Tat keine Technologie, die alle Anwendungen abdeckt, und die Wahl der geeigneten Technologie ist immer ein Kompromiss zwischen Leistung, Energie, Sicherheit, Kosten, Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen (insbesondere Temperatur).
Viele Projekte haben verschiedene Arten von Speichern kombiniert, um von der Energiedichte der besten Lithium-Ionen-Technologie zu profitieren und gleichzeitig die hohe Leistung und Lebensdauer eines Ultrakondensators beizubehalten. Aufgrund der hohen Kosten und der zusätzlichen Komplexität wurden nur sehr wenige dieser Projekte in Serie produziert. Einige Starterbatterien für Kraftfahrzeuge verwenden Blei-Säure-Technologie in Kombination mit Ultrakondensatoren, aber diese Lösung wird zunehmend durch Hochleistungs-Lithiumbatterien ersetzt (siehe http://uyilo.org.za/uyilo/media/Store/documents/2-2-Schweiger-12-V-Lithium-Ion-Starter-Batteries.pdf ).
Regelmäßig werden neue wissenschaftliche Fortschritte verkündet, die die Entdeckung revolutionärer neuer Materialien versprechen, welche die Batterieleistung erheblich steigern sollen (Aufladung in 5 Minuten, außergewöhnliche Lebensdauer, 10-fache Energieausbeute usw.). Man muss diese Entdeckungen als das betrachten, was sie sind: wissenschaftlicher Fortschritt. Wie die Grafik zeigt, schreitet die Entwicklung der Batterietechnologie nur langsam voran. So wurde beispielsweise die derzeit beste Technologie erstmals 1991 auf den Markt gebracht, während das Konzept bereits 1978 erfunden wurde (Quelle: Jean-Marie Tarascon, Collège de France).
Um noch einen Schritt weiter zu gehen:
Batteriegeschichte und Lithium-Ionen-Technologie – einfach – http://gvallver.perso.univ-pau.fr/doc/BatterieLiion.pdf
Um noch weiter zu gehen:
Batteriegeschichte und Lithium-Ionen-Technologie – Wissenschaftler – https://www.college-de-france.fr/media/jean-marie-tarascon/UPL51353_courshistoirefinal_Tarascon.pdf (insbesondere ab Seite 28 zur Lithium-Ionen-Technologie).
