Kondensatoren

Können elektrische Doppelschichtkondensatoren Akkus ersetzen?

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Wie sich der Kondensator dimensionieren lässt

Soll die Stromversorgung von Akkus auf EDLCs umgestellt werden, muss die Dimensionierung des Energiespeichers aufgrund der unterschiedlichen Technologien und Charakteristika grundsätzlich neu überdacht werden. Eine Orientierung ausschließlich an der Auslegung der Akkus ist in der Regel nicht zielführend, da diese oftmals überdimensioniert sind, um auch die erforderlichen Strom-, bzw. Leistungsspitzen zu verkraften. Bei EDLCs ist wegen ihrer Peakstromfähigkeit eine derartige Überdimensionierung nicht erforderlich.

Wer auf Kondensatoren umsteigen möchte, sollte als erstes klären:

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  • Welche Energiemenge ist erforderlich?
  • Welcher Strom oder welche Leistung soll wie lange gepuffert werden?
  • Mit welcher maximalen und minimalen Spannung darf die Applikation arbeiten?

Aus energetischer Sicht ist ein Kondensator dann optimal genutzt, wenn er auf Nennspannung geladen und auf die halbe Nennspannung entladen wird. Dies entspricht einer Energieentnahme von 75%. Steht nur ein sehr kleiner Spannungshub zur Verfügung, kann eine Anpassung der Kapazität oder ein Einsatz eines DC/DC-Wandlers notwendig sein.

Wenn die rein energetische Betrachtung in Verbindung gesetzt wird mit dem Volumen der EDLCs und ihren Bauteilkosten, zeigt sich häufig, dass eine reine Kondensatorlösung nicht sinnvoll ist. Die Antwort auf die Frage „Akku oder Kondensator?“ ist dann „Eine Kombination aus beiden“.

Mit einer solchen Hybrid Lösung lässt sich die Kapazität des Akkus besser ausschöpfen und somit die Standzeit pro Ladung ausdehnen. Gleichzeitig verlängert sich durch die geringere Strombelastung die Lebensdauer des Akkus deutlich – nach ersten Erfahrungswerten um bis zu 100 Prozent. Dies lässt sich mit verschiedenen Topologien realisieren, von einer einfachen Parallelschaltung bis hin zu aktiv geregelten und logisch verknüpften Systemen.

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