Ultrakondensatoren auf Graphen-Basis für die Elektromobilität

| Redakteur: Thomas Kuther

Ultrakondensatoren auf Graphenbasis: Die effizienten Energiespeicher können in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen und so den Straßenverkehr sauberer machen.
Ultrakondensatoren auf Graphenbasis: Die effizienten Energiespeicher können in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen und so den Straßenverkehr sauberer machen. (Bild: Skeleton Technologies)

Das deutsche Energie-Startup Skeleton Technologies will mit Graphen-basierten Ultrakondensatoren den Straßenverkehr sauberer machen. Die effizienten Energiespeicher können in Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen. Skeleton hat dafür gerade den SET Award 2018 in der Kategorie „innovative Mobilität“ gewonnen.

Skeleton Technologies, der von EIT Innoenergy unterstützte Hersteller von Ultrakondensatoren auf Graphenbasis, ist als eines der vielversprechendsten jungen Unternehmen im Bereich Energiewende und Klimaschutz mit dem 2018 SET Award in der Kategorie innovative Mobilität ausgezeichnet worden.

Die SET Awards, durchgeführt von Start Up Energy Transition (SET), einer Initiative der Deutschen Energieagentur (dena) in Zusammenarbeit mit dem Weltenergierat, sind ein internationaler Wettbewerb für Start-ups und junge Unternehmen, die sich mit Ideen zur globalen Energiewende und zum Klimawandel beschäftigen. Der Preis für innovative Mobilität soll die innovativsten Technologien und Geschäftsmodelle für die Einführung umweltfreundlicherer Verfahren und die Förderung der Elektrifizierung im Verkehrssektor würdigen. Damit möchte man herausfinden, wer über die beste Ladeinfrastruktur, alternative Kraftstoffe oder innovative Batteriesysteme verfügt – und wer letztlich in der Lage ist, das Potenzial dieses Marktes zu erschließen und den sauberen Verkehr für Privatpersonen und Unternehmen zur neuen Normalität zu machen.

Gegründet 2009 von einem sechsköpfigen estnischen Forschungsteam, verwendet Skeleton in seinem Produktionsstandort in Großröhrsdorf heute das „Wundermaterial“ Graphen, um die weltweit fortschrittlichsten Superkondensatoren herzustellen – eine Energiespeichertechnologie mit hoher Leistungsdichte, die in einer Vielzahl von industriellen und sauberen Energieanwendungen zum Einsatz kommt. Meilensteinprojekte mit der European Space Agency, Horizon 2020 und EIT InnoEnergy haben es dem Unternehmen ermöglicht, seine Technologie bis zu dem Punkt zu entwickeln, an dem sie heute steht: an der Schwelle zur wirklichen Revolutionierung der Superkondensatoren-Branche.

Ultrakondensatoren laden und entladen viel schneller als Akkus.

Ultrakondensatoren speichern Energie in einem elektrischen Feld und nicht wie Akkus durch chemische Reaktionen. Das bedeutet, dass sie viel schneller laden und entladen können als Akkus. Sie überstehen bis zu einer Million Lade- und Entladezyklen und sind damit wesentlich langlebiger. Ultrakondensatoren haben wenig oder keinen internen Widerstand, sodass sie mit maximaler Effizienz arbeiten. Sie sind daneben wesentlich leichter als Batterien und enthalten normalerweise keine schädlichen Chemikalien oder giftigen Metalle.

Batterien und Ultrakondensator-Technologien sind oft komplementär: Ultrakondensatoren sind gute Verbündete für Lithium-Ionen-Akkus und andere Speichertechnologien mit hoher Energiedichte. Weil ihre Leistungsdichte bis zu 60 Mal größer ist als die von Batterien, können sie parallel geschaltet werden, um kombinierte Stromversorgungseinheiten zu bilden. Weil sie auch Ladeausgleich bieten, können Ultrakondensatoren außerdem die Lebensdauer von Batterien erheblich vergrößern und die Sicherheit verbessern. In elektrischen Autos können Ultrakondensatoren zum Beispiel die benötigte Energie für Beschleunigungen liefern, während Batterien weiterhin für Strecken verwendet werden und die Ultrakondensatoren zwischen den Stößen aufladen.

Superkondensatoren, die vor der Entdeckung von Graphen entwickelt wurden, waren Anforderungen wie dem Einsatz in Fahrzeugen nicht gewachsen. Diese rudimentären Beispiele beruhen auf Materialien, die aus organischen Vorläufern – in der Regel von Kokosnussschalen herrührend – gewonnen wurden, wie es bei vielen Herstellern immer noch der Fall ist.

Was Skeleton heute produziert, hat dagegen etwa die zwanzigfache Leistungsdichte und die vierfache Energiedichte dieser frühen Modelle. Das liegt an Skeletons einzigartigem nanoporösen, gebogenen Graphen, das den organischen Kohlenstoffzellen weit überlegen ist.

Das Material bietet eine wesentlich bessere Porengrößenverteilung – es nutzt seine Oberfläche besser zur Ladungsspeicherung – und erreicht damit eine höhere Energiedichte. Es hat auch eine wesentlich höhere Oberflächenleitfähigkeit und einen wesentlich geringeren Innenwiderstand (bis zu 0,12 mΩ), wodurch die Zellen mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100% arbeiten können; daher die höhere Leistungsdichte. Skeleton ist bisher das einzige Unternehmen, das diesen Ansatz verfolgt.

Die Ultrakondensatoren sollen noch besser werden

Mit dem Gewinn des SET Awards hat Skeleton ein Preisgeld von 10.000 € erhalten und seine Arbeit wird im globalen Energienetzwerk des World Energy Council in 99 Ländern gefördert werden.

„Wir freuen uns über diese Auszeichnung, die unseren Ansatz in den letzten zehn Jahren bestätigt“, sagt Taavi Madiberk, CEO bei Skeleton Technologies, „aber das ist erst der Anfang. Wir arbeiten weiter an der Verbesserung unserer Technologien und dem Ausbau unseres Geschäfts und ich möchte EIT InnoEnergy dafür danken, dass sie uns dabei unterstützt haben.“

EIT InnoEnergy ist seit 2014, dem Durchbruchjahr von Skeleton, ein wichtiger Unterstützer der Firma und arbeitet seit Kurzem daran, dem Unternehmen bei der Massenproduktion von Elektroden zu helfen.

Und Skeleton ist nicht die einzige Erfolgsgeschichte von EIT InnoEnergy. Ein weiterer EIT InnoEnergy-Partner, Meva Energy, wurde für den SET Award für kohlenstoffarme Energieerzeugung nominiert. Darüber hinaus wurden acht Unternehmen, in die EIT InnoEnergy investiert, in die SET-Liste der 100 weltweit führenden Start-ups, die an der Energiewende arbeiten, aufgenommen:

  • BeON,
  • C-Green,
  • ecoligo,
  • Meva Energy,
  • Nawa Technologies,
  • Pro-Drone,
  • Skeleton Technologies,
  • vilisto.

„Wir sind unglaublich stolz auf diese Start-ups, deren Erfolg zeigt, wie wichtig es ist, das Investment durch kontinuierliche professionelle Unterstützung und den Zugang zu einem Netzwerk erstklassiger Kontakte zu unterstützen“, so Dr. Christian Müller, Geschäftsführer von EIT InnoEnergy Germany. „Sobald Skeleton seine Ultrakondensatoren in Serie produziert, wird es eine seismische Verschiebung in einer Reihe von Branchen geben. Die Machbarkeit von E-Mobilität ist nur der Anfang. Wir sind entschlossen, Unternehmen wie Skeleton weiterhin zu unterstützen und ihnen dabei zu helfen, eine spannende Zukunft für Cleantech und die Gesellschaft als Ganzes aufzubauen.“

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