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Superkondensatoren als Alternative zur Batterie

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Korrigierte untere Spannung und Berechnungs-Tool

Durch die Auswirkungen des ESR muss der zuvor berechnete Wert Evrange korrigiert werden. Nämlich so, dass zur unteren Ausschaltspannung Vappmin die Spannung VESRdropfinal addiert wird: Vcapmininternal=Vappmin+VESRdropfinal.

Damit kann nun berechnet werden, welche Energie Eusable nun noch zur Verfügung steht für die Last und für den Leistungsverlust im Innenwiderstand während des Entladens: Eusable=0,5 x Ctotal x (V2appmax–V2capmininternal).

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Die Dimensionierung einer Ultrakondensator-Anwendung kann für eine geforderte Energieausnutzung bei entsprechender Leistung sehr aufwändig und iterativ sein. Verschiedene Kondensatortypen in verschiedenen Kombinationen aus Serien- und Parallelschaltung, sowie verschiedene Spannungsbereiche sollten verglichen werden.

Dabei müssen auch die maximalen Ströme miteinbezogen werden, um die Maximalwerte der Hersteller nicht zu überschreiten. Und zu guter Letzt spielt auch der Preis des Designs eine entscheidende Rolle.

Diese mühsamen Vorgänge kann eine Software automatisiert und innerhalb Sekunden berechnen und in einer Übersicht darstellen. Die inventlab GmbH hat dazu eine Web-Applikation entwickelt.

Nicht vergessen: Ultrakondensatoren haben Toleranzen, die sich über die Lebensdauer noch verschlechtern können. Zudem haben sie ein spezifisches Temperaturverhalten; ESR sowie Lebensdauer können sich je nach Einsatz verändern.

Ein Blick in das Datenblatt und in die Application Notes des Herstellers ist also unumgänglich. Zu denken ist auch an die Verluste konventioneller Regler. Ultrakondensatoren werden z.B. in den folgenden Konfigurationen eingesetzt: Als Energiespeicher in einer USV mit konstanter Ausgangsspannung (Bild 5), als Energiespeicher in Puffermodulen für hohe Strompeaks mit Ausgangsspannungen zwischen Vappmax und Vappmin (Bild 6). Ultrakondensator-USV und Puffermodule sind u.a.interessant für Medizitechnik, Industrie, Telekommunikation und IT.

* Michael Müller ist Geschäftsführer der inventlab in Oesingen/Schweiz.

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