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Wo bleiben eigentlich die Ultracaps? Die Superkondensatoren anstelle einer Traktionsbatterie?
Seit Jahren gibt es sie schon. Hier werden sie ausführlich beschrieben.
Hybridfahrzeuge mit Rekuperation wie Prius oder Civic sind doch geradezu geschaffen für diese neuartigen Energiespeicher, die in kürzester zeit riesige Leistungen aufnehmen und wieder abgeben können.
Stattdessen sind diese Hybriden mit steinzeitlichen NiMH-Akkus ausgerüstet. Nicht mal LiPo (das Nonplusultra für Modellhubschrauber & Co), nein, NiMH, eine Akkutechnologie, die es schon vor 10 Jahren in der Aldi-Wühlkiste gab.
Wo bleiben die Ultracaps? Sind sie zu teuer? Zu gefährlich? Sind die Patente unter Verschluß? Oder gibt es sie gar nicht?
Ein Hybrid-Akku aus Ultracap (für hohe Spitzenleistung und Pufferung) und LiPo (für hohe Kapazität pro kg), das wärs doch. Auch als kleine, 2kg schwere Starterbatterie anstelle des Bleiakkus in herkömmlichen Autos übrigens.
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45 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von SeatArosa1.7SDI
Stattdessen sind diese Hybriden mit steinzeitlichen NiMH-Akkus ausgerüstet. Nicht mal LiPo (das Nonplusultra für Modellhubschrauber & Co), nein, NiMH, eine Akkutechnologie, die es schon vor 10 Jahren in der Aldi-Wühlkiste gab.
NiMH sind auch die beste Wahl im Moment. Viel gewinnt man mit Li-Akkus auch nicht. Die Kosten steigen gewaltig und man spart sich vielleicht die Hälfte an Gewicht. Die Erfahrungen mit NiMH sind gut und die Haltbarkeit ist auch mehr als ausreichend.
Macht sogar Porsche und VW bei ihren Hybriden, die mit viel Glück nächstes Jahr kommen ;)
Zitat:
Wo bleiben die Ultracaps? Sind sie zu teuer?
Sehr teuer, zumindest nach dem, was ich mal gelesen habe. Außerdem ist die Energidichte sehr schlecht, das steht ja auch auf der Wiki-Seite. 4Wh/kg ist ja gar nichts.
Zitat:
Zu gefährlich? Sind die Patente unter Verschluß? Oder gibt es sie gar nicht?
Das nicht.
Zitat:
Ein Hybrid-Akku aus Ultracap (für hohe Spitzenleistung und Pufferung) und LiPo (für hohe Kapazität pro kg), das wärs doch.
Das lohnt sich wahrscheinlich nicht wirklich. Ein ausreichend großer Li-Ionen-Akku verträgt auch ziemlich hohe Ströme.
Aber so teuer scheinen die Caps gar nicht zu sein. Ich habe vor 2 jahren mal durchgerechnet, eine Starterbatterie aus 6 Caps und 6 parallelen kleinen Bleigelzellen zu bauen. (Ultracaps von Epcos gab es zeitweilig bei Conrad). Die Batterie hätte 450 Euro gekostet.
NiMH ausgereift hin oder her - die Caps haben gerade für Rekuperation gewaltige Vorteile. Hohe Zyklenfestigkeit und extrem hohe Leistungsdichte beim Laden und Entladen, dabei immer hohen Ladewirkungsgrad.
Ich kann es deshalb trotzdem nicht nachvollziehen, daß man in der Richtung gar nichts hört. Ein Prius mit Ultracaps, der 500 Euro über Listenpreis wäre - das wäre doch auch marketingtechnisch sehr förderlich! Hochtechnologien im Programm sind immer Image-fördernd.
Hier übrigens ein sehr interessanter Versuch aus dem Jahr 2003, eine Diesellok mit Ultracaps statt Starterbatterien auszurüsten
Zitat:
Original geschrieben von SeatArosa1.7SDI
Aber so teuer scheinen die Caps gar nicht zu sein. Ich habe vor 2 jahren mal durchgerechnet, eine Starterbatterie aus 6 Caps und 6 parallelen kleinen Bleigelzellen zu bauen. (Ultracaps von Epcos gab es zeitweilig bei Conrad). Die Batterie hätte 450 Euro gekostet.
Man müsste es halt man in Relation zur Kapazität setzen, was hatten die denn für ungefähre Daten?
Zitat:
NiMH ausgereift hin oder her - die Caps haben gerade für Rekuperation gewaltige Vorteile. Hohe Zyklenfestigkeit und extrem hohe Leistungsdichte beim Laden und Entladen, dabei immer hohen Ladewirkungsgrad.
Ist ja schön, aber wenn man von der Kapazität her nicht viel reinbringt nützt das auch nicht viel. Um die Priusbatterie zu ersetzen bräuchte man ca. 150kg Kondensatoren bei einer Energiedichte von 4Wh/kg.
Ein mehrstufiger Aufbau erhöht gleich wieder den Aufwand und mit dem zusätzlichen Gewicht könnte man auch größere Akkus nehmen. Dann verbessert man auch die el. Reichweite und den Wirkungsgrad.
Zitat:
Ich kann es deshalb trotzdem nicht nachvollziehen, daß man in der Richtung gar nichts hört. Ein Prius mit Ultracaps, der 500 Euro über Listenpreis wäre - das wäre doch auch marketingtechnisch sehr förderlich! Hochtechnologien im Programm sind immer Image-fördernd.
Toyota hat die Technik seit ein paar Jahren schon in der Erprobung. Vor einem Jahr haben sie mal einen Rennwagen gebaut, der mit Ultracaps ausgestattet war. Damit haben sie in Japan zumindest mal ein Rennen gewonnen ;)
Scheint sich aber noch nicht für die Serie zu lohnen.
Von BMW habe ich mal von einem X3 mit Caps gehört.
Ich weiß es nicht mehr, was damals so eine Epcos-Zelle bei Conrad hatte. Bestimmt einige 100 Farad.
Zitat:
Ist ja schön, aber wenn man von der Kapazität her nicht viel reinbringt nützt das auch nicht viel. Um die Priusbatterie zu ersetzen bräuchte man ca. 150kg Kondensatoren bei einer Energiedichte von 4Wh/kg.
Naja, bei der Priusbatterie ist die Kapazität nebensächllich und bei NiMH nur ein Nebeneffekt der geforderten hohen Leistungsabgabe. Daher geht deine Rechnung nicht ganz auf. Der Prius braucht keine Traktionsbatterie, sondern nur einen schnellen Pufferspeicher. (der Prius ist nicht vorgesehen für reinen Elektrobetrieb!) Mit Ultracaps würde man mit einer geringeren gespeicherten Energiemenge auskommen, da sie eine höhere Leistungsdichte besitzen.
Zitat:
Original geschrieben von SeatArosa1.7SDI
Ein Hybrid-Akku aus Ultracap (für hohe Spitzenleistung und Pufferung) und LiPo (für hohe Kapazität pro kg), das wärs doch. Auch als kleine, 2kg schwere Starterbatterie anstelle des Bleiakkus in herkömmlichen Autos übrigens.
Alle Deine Fragen wurden hier schon durchgehechelt.
Mach Dich doch mal sachkundig hinsichtlich Kapazität, Gewicht und Kosten von LiFePo4 und Ultracaps.
2 Kg Starterbatterie, lächerliche Traumtänzerei, sorry.
Zitat:
Original geschrieben von SeatArosa1.7SDI
Der Prius braucht keine Traktionsbatterie, sondern nur einen schnellen Pufferspeicher. (der Prius ist nicht vorgesehen für reinen Elektrobetrieb!)
Ne, also weniger als die momentane Kapazität würde ich wirklich nicht haben wollen. Dann könnte man bei längeren Steigungen überhaupt nicht mehr vernünftig beschleunigen und auf der Autobahn wäre es mit der E-Unterstützung auch nach ein paar Sekunden vorbei. Dass man eine Ortsdurchfahrt mit vielleicht 800m und ein wenig Gefälle komplett elektrisch fahren kann ist erstens schön und zweitens auch effizient. Der Motor müsste mit weniger Kapazität auch bei kleinen Leistungsanforderungen öfter anspringen.
Bei etwas mehr Gefälle wäre ein kleinerer Energiespeicher sehr schnell voll und dann wird Energie komplett verschwendet.
Im Stau würde dann ständig der Motor anspringen, wenn man etwas länger steht. Klimaanlage und E-Verbraucher im Auto wollen auch noch irgendwie versorgt werden.
Das hätte so viele Nachteile; sowas würde ich mir niemals antun wollen...
Soweit mir bekannt selbstentladen sich Caps ziemlich schnell sind also als Dauerspeicher nicht so nützlich.
Es gibt mindestens einen US Hybrid LKW Hersteller der ein paar Caps neben den Batterien einbaut.
Da ist aber nur genug Kapazität drinne um den enormen Kraftbedarf beim Anfahren zu decken, also die ersten 5 meter oder so, also sehr hoher Kraftfluss für sehr kurze Zeit um Batterien zu schonen.
Leider kann ich momentan die Quelle nicht finden.
Die meisten Autobauer sind doch nicht Dümmer wie wir?
Also zwischen Technik, Preis, und Gewicht wirds schon einen Haken geben, sonst wären Caps nämlich lange Überall drinne...
Gruss, Pete
Hallo!
Der Preis spielt sicher eine grosse Rolle. Um einen Grossteil der kinetischen Energie von 50km/h speichern zu können, darf man (bei den heutigen Preisen) sicher mit 2000Euro rechnen. Hinzu kommen weitere Kosten (Annahme 500Euro) für die Überwachungselektronik.
Beim Einbau steht man vor einer Entscheidung:
1)Die Kondensatoren hängen direkt am Akku.
Vorteil: Die Kondensatoren nehmen von alleine Energie auf bzw geben sie ab.
Nachteil: Es kann nur ein Teilbereich der Energie genutzt werden (eine Entladung auf 0V ist nicht möglich), folglich muss man mehr Kapazität an Bord packen -> Kosten, Gewicht.
Es ist nicht möglich, die Leistungsverteilung zwischen Akku und den Kondensatoren exakt zu kontrollieren.
2) Die Kondensatoren werden über einen Spannungswandler mit dem Akku verbunden.
VT: Man kann (fast) die ganze gespeicherte Energie nutzen und den Leistungsanteil der Kondensator exakt steuern.
NT. Der Spannungswandler fällt nicht gerade klein aus (20-50kW).
mfG Thomas
Zitat:
Original geschrieben von alpi19_at
Hallo!
Der Preis spielt sicher eine grosse Rolle. Um einen Grossteil der kinetischen Energie von 50km/h speichern zu können, darf man (bei den heutigen Preisen) sicher mit 2000Euro rechnen. Hinzu kommen weitere Kosten (Annahme 500Euro) für die Überwachungselektronik.
Beim Einbau steht man vor einer Entscheidung:
1)Die Kondensatoren hängen direkt am Akku.
Vorteil: Die Kondensatoren nehmen von alleine Energie auf bzw geben sie ab.
Nachteil: Es kann nur ein Teilbereich der Energie genutzt werden (eine Entladung auf 0V ist nicht möglich), folglich muss man mehr Kapazität an Bord packen -> Kosten, Gewicht.
Es ist nicht möglich, die Leistungsverteilung zwischen Akku und den Kondensatoren exakt zu kontrollieren.
2) Die Kondensatoren werden über einen Spannungswandler mit dem Akku verbunden.
VT: Man kann (fast) die ganze gespeicherte Energie nutzen und den Leistungsanteil der Kondensator exakt steuern.
NT. Der Spannungswandler fällt nicht gerade klein aus (20-50kW).
mfG Thomas
Hallo Thomas!
So isses, ohne den Wandler sind die Caps sinnlos.
Ein Akku hält seine Spannung fast bis zum Ende der Entladung.
Ein Cap verringert die Spannung geradlinig von max auf null.
Hat er noch 50 % der Ladung, ist auch die Spannung deutlich abgefallen und viel geringer als die des Akkus.
Deshalb ist das hier vorgeschlagene EINFACHE Parallelschalten sinnlos.
Endlich ein Beitrag von jemandem der die technischen Hintergründe verstanden hat :)
Es gibt noch andere Hinderungsgründe, über die ich schrieb. Will das nicht nocheinmal tun. Man befasse sich mal mit den technischen Daten der Caps :D
Grüße
Hellmuth
http://www.imab.tu-bs.de/paper/2000/buehl_00.htm
Zitat:
Original geschrieben von he2lmuth
2 Kg Starterbatterie, lächerliche Traumtänzerei, sorry.
Technisch gar nicht so abwegig, die Kapazität der Bleiakkus braucht man bei weitem nicht. Die liegt nur so hoch um auch bei niedrigen Temperaturen und nicht vollem Ladestand noch genug Leistungsreserve für einen Startvorgang zu haben. Die paar Sekunden Starten (+ggf. Vorglühen) sind nicht die riesen Energiemenge. Ein moderner Akku, z.B. der LiPo, plus Cap könnte bei weit kleinerer Dimensionierung die gleiche Leistung bringen.
Ok, über die Kosten reden wir lieber nicht :D
Cap und LiPo sind schon happig vom Preis, dazu noch die Leistungselektronik ... da bleibt´s wohl noch ein Weilchen beim Bleiakku.
Im Hybrid wäre die Kombination ebenso ideal. Hohe Leistungen (Anfahren, Bremsen) puffert der Cap, mehr Energie (Stand, kurze rein elektrische Fahrten) kommen dann erst aus einem Akku. Technisch toll, wird aber IMHO auch hier schlicht am Kostenfaktor scheitern.
Aktuell fällt mir MAN ein, die für einen Hybrid-Stadtbus Ultracaps verwenden. Speicherdimensionierung hier rein auf einen Anfahr- und Bremsvorgang im Linienbetrieb, nicht mehr. Im Gegensatz zum PKW kann man beim Linienbus die Einsatzbedingungen recht genau vorhersagen, hier machen Caps u.U. einfach Sinn. Ein PKW muss aber von ständigem Kurzstrecken- und Stadtverkehr bis zum Pendler mit zig Autobahnkilometern alles abdecken können. Der Hybrid wird hier immer ein Kompromiss aus der Vielzahl der Fahrprofile sein.
Gruß Meik
Beispiel: Dieselmotor springt schlecht an, Anlasser dreht eine Minute lang.
Strom im Winter 600 A, Vorglühen mit 100 A nicht betrachtet...
In 1 min also 10 Ah!
Und das wo im Winter die Kapazität (100 AH beim MB Diesel) durch schlechte Ladungsaufnahme und Kapazitätsverlust durch Kälte sowieso geringer ist.
Grüße
Hellmuth
Zitat:
Original geschrieben von he2lmuth
Zitat:
Original geschrieben von alpi19_at
Hallo!
Der Preis spielt sicher eine grosse Rolle. Um einen Grossteil der kinetischen Energie von 50km/h speichern zu können, darf man (bei den heutigen Preisen) sicher mit 2000Euro rechnen. Hinzu kommen weitere Kosten (Annahme 500Euro) für die Überwachungselektronik.
Beim Einbau steht man vor einer Entscheidung:
1)Die Kondensatoren hängen direkt am Akku.
Vorteil: Die Kondensatoren nehmen von alleine Energie auf bzw geben sie ab.
Nachteil: Es kann nur ein Teilbereich der Energie genutzt werden (eine Entladung auf 0V ist nicht möglich), folglich muss man mehr Kapazität an Bord packen -> Kosten, Gewicht.
Es ist nicht möglich, die Leistungsverteilung zwischen Akku und den Kondensatoren exakt zu kontrollieren.
2) Die Kondensatoren werden über einen Spannungswandler mit dem Akku verbunden.
VT: Man kann (fast) die ganze gespeicherte Energie nutzen und den Leistungsanteil der Kondensator exakt steuern.
NT. Der Spannungswandler fällt nicht gerade klein aus (20-50kW).
mfG Thomas
Hallo Thomas!
So isses, ohne den Wandler sind die Caps sinnlos.
Ein Akku hält seine Spannung fast bis zum Ende der Entladung.
Ein Cap verringert die Spannung geradlinig von max auf null.
Hat er noch 50 % der Ladung, ist auch die Spannung deutlich abgefallen und viel geringer als die des Akkus.
Deshalb ist das hier vorgeschlagene EINFACHE Parallelschalten sinnlos.
Endlich ein Beitrag von jemandem der die technischen Hintergründe verstanden hat :)
Es gibt noch andere Hinderungsgründe, über die ich schrieb. Will das nicht nocheinmal tun. Man befasse sich mal mit den technischen Daten der Caps :D
Grüße
Hellmuth
Naja, wär schön wenn das so einfach wäre ... ein Spannungswander ist eine Einbahnstrasse !!
Da müssen also min. zwei her ... und dann muss das ganze noch geregelt werden ...
Und man sollte dafür sorgen dass der meiste "Elektronenverkehr" über den Cap läuft ... da dieser deutlich zyklenfester ist ...
Ein µC + ein paar IGBTs sollten das können ... da alles DC ist kann man das mit PWM gut regeln ... aber so schön einfach wie ein Bleichakku ist das sicher nicht ;)
Und ganz sinnlos ist auch eine Paralellschaltung natürlich nicht !!!
Bei starker Belastung (Starten) sinkt die Batteriespannung deutlich unter 12V ab .... und diesen Abfall kann der Cap ausgleichen ... dazu müssen es aber sicher nicht "mehrer hundert Farad" sein ... das wäre Geldverschwendung für diesen kurzen "Job" !!
Das ganze ist sicher eine "Luxuslösung" ;)