Start-ups: Innovationen für die Energiezukunft - e21.thema - Energiespeicher: ist Graphen der Game-Changer?
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Nr.4 Juli 2015 www.e21.info
ener|gate Verlag
e21.thema
Start-ups: Innovationen
für die Energiezukunft
Foto: Sunny studio / fotolia.com
technik & innovation
ISSN 1869-3997
Energiespeicher: ist Graphen der Game-Changer?
von Martin Jendrischik, Cleantech Media Ost, Leipzig
technik & innovation
Foto: Skeleton Technologies / Eiko Kink
ENERGIESPEICHER: IST GRAPHEN DER
GAME-CHANGER?
Elon Musk, der Gründer von Tesla Motors, prophezeite der Ultrakondensatoren-Technologie
schon 2011 eine große Zukunft: Wenn er wetten würde, dann darauf, dass eines Tages der
Einsatz von Ultrakondensatoren als Energiespeicher dem Elektroauto zum Durchbruch ver-
helfen werde. Inzwischen baut Elon Musk zwar für fünf Milliarden Euro eine Gigafactory, die
klassische Lithium-Ionen-Zellen vollautomatisch produzieren soll. Unterdessen macht je-
doch die Technologie der Ultrakondensatoren durch den Einsatz des Nanomaterials Graphen
immer schnellere Fortschritte.
VON MARTIN JENDRISCHIK – CLEANTECH MEDIA OST, LEIPZIG
Als die Wissenschaftler Andre Geim und Konstantin mer im wissenschaftlichen Umfeld aufmerksam gewor-
Novoselov vor fünf Jahren den Nobelpreis für Physik den und entschlossen sich, daraus Produkte für den
gewannen, hatten zwei junge Unternehmer aus Estland Massenmarkt zu machen.
bereits die ersten Schritte in der Entwicklung Graphen-
basierter Ultrakondensatoren gemacht. Denn Taavi Ma- Das Nanomaterial Graphen, das Geim und Novoselov
diberk und Oliver Ahlberg gründeten 2009 Skeleton 2004 entdeckten, besteht aus einer Lage Atomen aus
Technologies. Namensgeber ist das ultradünne Material zweidimensional, hexagonal geordneten Kohlenstoff-
SkeletonC, das auch als Curved Graphene beschrieben schichten. Es leitet Elektrizität zwar nicht so gut wie Me-
werden kann. Es ähnelt bei näherer Betrachtung unter tall, besitzt aber bessere Halbleiter-Eigenschaften als Si-
dem Mikroskop einem Skelett. Auf dieses veränderte lizium. So kann Graphen elektrische Schaltvorgänge mit
Graphen-ähnliche Material waren die beiden Unterneh- sehr hoher Frequenz ausführen, womit es auch ideal für
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technik & innovation
Kondensatoren geeignet ist. „Graphen ist extrem hart“, Die aktuelle Produktgeneration von Skeleton Technolo-
berichtet Taavi Madiberk. Die Zugfestigkeit ist gewaltig: gies ist entweder auf hohe Leistung (SkelCapHigh Power
125-mal höher als bei Stahl. Kein anderes Material ist so Series, bis zu 58,4 kW/kg) oder hohe Energie (SkelCa-
robust und gleichzeitig so biegsam. pHigh Energy Series, bis zu 10,1 Wh/kg) bei 2,85 Volt
ausgelegt. Dank des geringen Innenwiderstandes (0,12
Ultrakondensatoren wiederum sind Energiespeicher, die bis 0,82 mOhm) sind höchste Wirkungsgrade beim Ein-
die Energie nicht chemisch speichern, sondern durch und Ausspeichern von 98 Prozent und mehr erreichbar.
Bildung eines elektrischen Feldes. Sie enthalten keine Die Technologie-Roadmap sieht eine Verdopplung auf
gefährlichen Substanzen oder toxischen Metalle – und eine Energiedichte von 20 Wh/kg in den kommenden
zeichnen sich besonders dadurch aus, dass sie Last- Monaten vor – damit würden diese Ultrakondensatoren
spitzen blitzschnell speichern und die Energie ebenso zur echten Batterie-Konkurrenz.
schnell wieder abgeben können. Die Leistungsdichte
gewöhnlicher Ultrakondensatoren ist somit 10- bis 100- Standortwechsel nach Deutschland in Aussicht
fach höher im Vergleich zu Akkumulatoren – die Ener- Kurzfristig konzentriert sich Madiberk mit seinem Team
giedichte von Batterien ist aktuell 17-mal höher. auf Nischen-Bereiche, in denen der Preis für die Ultra-
caps nicht entscheidend ist. Im Motorsport und in der
Volumenfertigung in Planung Raumfahrt etwa kann die innovative Technologie ihre
„Unsere Hochleistungs-Ultrakondensatoren überstehen Stärken voll ausspielen – und bringt so viele Vorteile,
bis zu eine Million Schaltzyklen“, erklärt Taavi Madi- dass Kunden wie die Europäische Raumfahrtbehörde
berk einen der spezifischen Vorteile der von ihm entwi- ESA bereit sind, höhere Preise zu bezahlen. Die ESA
ckelten Technologie. „Das macht sie zum idealen Partner plant den Einsatz von Ultrakondensatoren zur Energie-
von Stromspeichern mit hoher Energiedichte – wir sind versorgung von Satelliten. Dabei ist jedes Kilogramm,
davon überzeugt, dass in sehr vielen Anwendungen in das weniger in den Weltraum geschickt wird, mit Ein-
Zukunft Hybridspeicher-Systeme zum Einsatz kommen sparungen von 18.000 Euro verbunden. Die Ultrakon-
werden, die die Vorteile beider Welten miteinander ver- densatoren sind 60-mal leichter und 30-mal effizienter
binden“, sagt er. als die Batterien, die momentan verwendet werden und
können elektrische Lastspitzen blitzschnell und hochef-
Bis heute hat Skeleton Technologies ein vierzigköpfi- fizient abdecken.
ges Team von Spezialisten aufgebaut, zu dem auch der
gebürtige Deutsche Dr. Volker Dudek zählt. Er soll die Mittelfristig, so der Plan, wird Skeleton seine Zelte in
Technologie- und Produkt-Roadmap des Unternehmens Sachsen aufschlagen. „Der deutsche Markt macht etwa
als Chief Technology Officer umsetzen. „Die letzten ein Fünftel des Weltmarktes für Ultrakondensatoren aus“,
fünf Jahre waren von extrem hohem Wachstum und sagt Firmenchef Madiberk. „Aber bislang gibt es in ganz
der konsequenten Weiterentwicklung der Technologie Europa kaum Produktionskapazitäten für Ultracaps.“ Das
geprägt“, sagt Dudek. Um die Produktion schrittweise will Madiberk mit der geplanten Massenfertigung in der
auszubauen, wird in den kommenden Monaten eine Nähe von Dresden in Zukunft ändern. Außerdem hofft
kleine Volumenfertigung in Estland entstehen. Diese der Unternehmer, am Hochtechnologie-Standort Dresden
ist auch notwendig, um die rasant steigende Nachfrage hoch-qualifizierte Mitarbeiter finden zu können. Schritt
bedienen zu können. „Derzeit übersteigt die Nachfrage für Schritt setzt das Unternehmen seine Pläne um – im
das Angebot, das wir haben, um das Zehnfache“, er- Juni schloss man die zweite Finanzierungsrunde mit ei-
klärt Firmengründer Madiberk. nem Volumen von 9,8 Mio. Euro erfolgreich ab.
www.e21.info 3technik & innovation
Foto: Skeleton Technologies
Technologie lockt Autoindustrie In der langen Frist hält Skeleton-Chef Madiberk es dann
In immer mehr Bereichen erregen die Hochleistungs-Ult- sogar für möglich, die Vorhersage von Elon Musk zur
rakondensatoren von Skeleton Technologies mittlerweile Zukunft der Ultrakondensatoren in Smartphones, Note-
Aufmerksamkeit. So eignen sie sich etwa im Motorsport books und eben dem Elektroauto zu erfüllen – wenn
zur Zwischenspeicherung der zurückgewonnenen Brem- es dem Unternehmen aus Estland gelingt, die Produkt-
senergie. Wenige Sekunden nach dem Bremsvorgang und Technologie-Roadmap zu erfüllen und gleichzeitig
wird die zwischengespeicherte Energie fast verlustfrei die Preise für ihre Produkte durch Massenproduktion
wieder abgegeben – die Power trägt zur besseren Be- zu reduzieren.
schleunigung bei. Auch in den ersten Start-Stopp-Syste-
men der Autobauer kommen Ultrakondensatoren zum
Einsatz. Hier tragen sie zur Verbesserung der CO2-Bilanz
sowie der Kraftstoffeffizienz bei – Themen, die den Au-
tobauern immer unter den Nägeln brennen.
In den kommenden Monaten wird Skeleton mit den
ersten Hybrid-Ultrakondensatoren auf den Markt kom-
men, die einerseits ihre Funktion als Speicher etwa in
Haushalten oder Quartieren erfüllen sollen und anderer-
seits über den Regelenergie-Markt zur Stabilisierung der Kontakt
Stromnetze beitragen. Mit der überlegenen Zahl der La-
artin Jendrischik
M
dezyklen kann beispielsweise der auch als Flatterstrom Senior Consultant
bekannte Strom aus Fotovoltaik- und Windkraftanlagen Cleantech Media OST, Leipzig
kontinuierlicher werden – was auch dazu führen würde, mj@cleantechmedia.de
mechanische Ausgleichsmechanismen abzulösen. www.cleantechmedia.de
4 e21 – für die köpfe der energiewende 4.15e21.news Politik
energate gmbh
Norbertstraße 5
D-45131 Essen
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