ENERGIES RENOUVELABLES
sol(ID)aires
Extrait du BULLETIN ElectroSuisse des électriciens suisses
No 1/1999, p.25 à 31

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Superkapazitäten revolutionieren Energiespeicher

Projekthintergrund
Vorgeschichte des Projektes SAM-Tohyco
    Auf augenfällige wurde die Leistungsfähigkeit von Superkondensatoren im April 1997 demonstriert, als das an der HTA entwickelte Leichtfarhrzeug Blue-Angel eine 80 Tonnen schwere Lok 2000 der SBB in Schlepptau nahm und über mehrere Meter hinter sich herzog. Damit konnte das technische und wirtschaftliche Potential dieser neuartigen Energiespeicher verdeutlicht werden. Im folgenden soll kurz auf die Vorgeschichte dieses Projektes eingegangen werden.
    Die Beschäftigung der HTA mit innovativen Energiespeichern gründet sich auf die Tradition der Hochschule in der Fahrzeugentwickung. Als Hauptvertreter darf der Blue-Angel, ein Zweiplätzer mit Leichtkarosserie, genannt werden. Dieses Projekt startete 1992 mit dem Leitgedanken, dass das ökologisch Sinnvolle allein nicht genügt, um einer zweckmässigen Technologie zum Durchbruch zu verhelfen. Es bedarf zusätzlicher Anreize, damit solche Fahrzeuge vermehrt zum Einsatz gelangen, wie beispielsweise ein attraktives Design und eine ausreichende Reisegeschwindigkeit bei kleinem Energieverbrauch. Unter dem Namen Leichthybrid I wurde ein Serie_Hybrid-Antriebskonzept entwickelt, das auf einem Benzinmotor mit gutem Wirkungsgrad basiert. Der Einbau des Motors erfolgte in eine leichte, aber unfallsichere glasfaserverstärkte Kunststoffkarosserie der Firma Horlacher AG in Mühlin. Aufgrund seinersportlichen blauen Karosserie erhielt das Fahrzeug später den Namen Blue-Angel.
    Die ersten Resultate waren sensationell. Der Benzinverbrauch lag bei unter 3 l/100km, und die gemessenen Abgaswerte des optimal getrimmten Verbrennungsmotors erfüllten bereits die weltweit strengsten kalifornischen Abgasbestimmungen (ULEV). Tabelle I zeigt die Gegenüberstellung der Messergebnisse und der ULEV- sowie der schweizerischen Grenzwerte.
    Die Resultate beziehen sich auf eine Leergewicht-Masse von 450 kg mit einer zulässigen Zuladung von 290 kg. Aufgrund der guten Resultate wurde der Blue-Angel 1994 zu einer Konzeptpräsentation in die USA eingeladen.
    Im zweiten Projekt, Leichthybrid II, Iaufend von 1995 bis Mai 1997, wurden folgende Entwicklungsschwerpunkte bearbeitet:
-höhere Leistung des Benzinmotors und damit kleineres Batteriegewicht (Speicher kann kleiner seim)
- Umstellung auf Erdgas- statt Benzin- betrieb
- Einsatz eines Kurzzeitspeichers mit Hochleistungskapazitäten (Superkapazitäten oder kurz SCAPs) und
- Einsatz eines Leitsystems zur weiteren Optimierung des Betriebs, welches über ein Bussystem kommuniziert (CAN-Bus-System)
    Die letzten beiden Punkte, die SCAPs und das Leitsystem, haben zum Schwerpunkt der heutigen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Projekt SAM-Tohyco geführt. Dies vor allem aus der Erkenntnis, dass der wesentliche Schwachpunkt alternativer, ökologischer Antriebskonzepte in der Energiespeicherung und deren intelligenter Verwaltung zu suchen ist.
    Das Projekt SAM-Tohyco wird seit Juni 1997 bearbeitet. Es soll nun vor allem ein universeller Energiespeicher entwickelt werden, der die Vorzüge einer Batterie (grosse Energiedichte) und der Superkapazitäten (grosse Leistungsdichte) vereint. Ziel ist die Integration des Speichers in einein neuen Fahrzeugtyp (Kleinbus) und die Übertragung auf weitere Anwendungsgebiete.

Tabelle I Emissionswerte im Vergleich

    Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass sich der Schwerpunkt des Projekts von der Entwicklung der Mechanik hin zu einer Verbesserung der Elektronik und der Energiespeicherung verlagert hat. Beim aktuallen Blue-Angel wird gezeigt, wie die Elektronik im Antriebskonzept eines Fahrzeugs wichtige Dienstleistungsfunktionen übernimmt. Dazu gehören, wie bereits erwähnt, die Kurzzeitspeicherung mittels Hochleistungskapazitäten, die gesamte Steuerung und das Energiemanagement (CAN-Bus-Leitsystem).
    Zum besseren Verständnis der Energiespeicherproblematik soll die Antriebstechnik des Blue-Angel kurz erklärt werden.

Das Serie-Hybrid-Antriebskonzept des Blue-Angel
    Bei einem Serie-Hybrid-Antrieb wird die elektrische Energie mittels eines Aggregats erzeugt und dem elektrischen Antriebsmotor zugeführt. Beim Blue-Angel erfolgt dies durch einen Erdgas-Verbrennungsmotor; aber auch Brennstoffzellen sind hier in Zukunft denkbar. Das Aggregat erzeugt mit möglichst konstanter Leistung elektrische Energie. Der Energibedarf des Antriebsmotors ist aber unterschiedlich, weshalb als Energiepuffer ein Energiespeicher (Batterien und Superkapazitäten) vorhanden sein muss. Das Blockschema in Bild 3 soll dies erläutern. Es zeigt im wesentlichen die Struktur unseres Projektes Leichthybrid II, das Ende Mai1997 abgeschlossen werden konnte. Noch nicht enthalten waren bis zu diesem Zeitpunkt die ebenfalls im Blockdiagramm gezeigten Module SAM und GPS (Global Positioning System), die erst im aktuellen Projekt integriert wurden.

Bild 3 Blockschema des Serie-Hybrid-Antriebs im Blue-Angel

    Im Aggregat treibt ein 350-cm3-Erd-gasmotor mit einer Leistung von etwa 10 kW den Generator on. Mit einem 3-Weg-Katalysator, einem optimal gewählten Betriebspunkt und mit möglichst konstanter Drehzahl erreicht man schadstoffarme Abgase und einen guten Wirkungsgrad. Der Antriebs-Asynchron-Elektromotor (ASM) weist eine Nennleistung von 8kW und eine Spitzenleistung von 21 kW auf. Die Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs beträgt 110 km/h.
Bei Geschwindigkeiten unter 80 km/h oder bei Talfahrt (Rückspeisung der elektrischen Energie) können die Batterien mit der Überschussenergie geladen werden (Bild 4).

Bild 4 Situation mit Energieüberschuss

    Umgekehrt benötigt man bei Geschwindigkeiten über 80 km/h, beim Beschieunigen und bei Bergfahrten mehr Energie als das bordeigene «Minikraftwerk» liefern kann. Hierzu wird den Batterien gespeicherte Energie entnommen (Bild 5). Während kurzzeitiger Leistungsspitzen wird den neuartigen Superkapazitäten zusätzliche Energie entnommen.

Bild 5 Situation mit Energiedefizit

    Die Leistungselektronik steuert den Energiefluss der angeschlossenen Module. Das CAN-Bus-Management steuert, regelt und überwacht (breite, schraffierte Linie in Bild 3) das ganze Fahrzeug und bedient auch die MMK (Mensch-Maschine-Kommunikation). Mit einem Notebook-PC kann zu Service- und Optimierungszwecken die Intelligenz des ganzen Fahrzeugs sehr einfach verändert werden. Dazu sind im Fahrzeug vier Busstationen installiert. Sie steuern und überwachen das Aggregat (Minikraftwerk), die Anzeige, die Bedienung durch den Fahrer und den Elektroantrieb. In einem übergeordneten Master-Knoten werden zusätzlich Koordinationsaufgaben für das ganze Fahrzeug übernommen (Bild 6).

Bild 6 Struktur des CAN-Bus-Management-Systems

    In einem separaten Teilprojekt wurde auch das Zusammenspiel mit einem integrierten GPS untersucht. Es soll mithelfen, ortsabhängig wichtige Entscheide für die Energieflüsse im Systein zu treffen. Damit lässt sich zum Beispiel der Energieinhalt der Batterien so steuern, dass sie bei Ankunft auf dem Gotthard-Hospitz ein Minimum aufweisen. Dadurch lässt sich bei der folgenden Talfahrt durch Rekuperation alle Energie aufnehmen. Bei voll geladenen Batterien wäre die anfallende Energie verloren. Durch eine geschickte Steuerung lässt sich somit Energie einsparen.
    Ein Steckbrief mit wichtigen Angaben zum Fahrzeug findet sich in Tabelle II:
Entwicklung           HTA Luzern
Reichweite             rein elektrisch:       30-50 km
                             hybrid:                   400km
Energie                  rein elektrisch:       4-7 kWh/100 km (ab Batterie)
                             hybrid:                   ca. 3l/100 km Benzinäquivalente
Emissionen             kleiner als ULEV (Ultra Low Emission Vehicle Standard)
Geschwindigkeit     max. Geschwindigkeit 110 km/h
                              Reisegeschwindigkeit 80 km/h
Elektromotor          Asynchronmotor mit Leistungselektronik Brusa-AMC 300
                              max. Leistung 16 kW; Nennleistung 6,3 kW
Minikraktwerk       Verbrennungsmotor: 2-Zylinder-4-Takt-Erdgas-Motor, 360 cm³,10 kW
Generator               permanentmagneterregte Synchronmaschine
Karosserie             glasfaseverstärktet Kunststoff der Firma Horlacher AG, Möhlin
Gewicht                 leer 500 kg. Zuladung 290 kg
Dimensionen          LxBxH: 280x144x120cm
Tabelle II Steckbrief Blue-Angel

Superkapazitäten im Blue-Angel - eine Weltneuheit
Der Einsatz des Kurzzeit-Energiespeichers mit Superkapazitäten als Speicher für die Bewegungsenergie (Bremsenergie) stellte zu diesem Zeitpunkt im Automobilsektor weltweit eme Neuheit dar.

Der Kurzzeitspetcher
    Der Kurzzeitspeicher des Blue-Angel besteht aus 96 in Serie geschalteten Superkondensatoren (BiId 7) mit sehr hoher Ladungskapazität (C = 470 F, U_max 2,3 V). Der Kurzzeitspeicher hat die spezielle Aufgabe, die beim starken Abbremsen schnell anfallende Bremsenergie aufzunehmen und anschliessend beim Beschleunigen wieder abzugeben. Er wurde su ausgelegt, dass er die kinetische Energie einer Abbremsung von 60 km/h auf 0 km/h aufnehmen und beim nächsten Beschleunigungsvorgang wieder zur Verfügung stellen kann. Möglicb ist dies, weil Superkapazitäten Leistungsspitzen bei gutem Wirkungsgrad übernehmen können.
    Batterien sind demgegenüber nicht in der Lage, diese Kurzzeitenergie mit gutem Wirkungsgrad aufzunehmen. Sie haben aber bei langen Berg- und Talfahrten den Vorteil höherer Energiedichten.

Bild 7 Vier Superkondensator-Elemente, 470 farad, U_max=2.3V

Präsentation der Entwicklung
    Das Fahrzeug und sein Konzept wurden arn 22 April 1997 in der Nähe Luzerns der Öffentlichkeit mit Erfolg vorgestellt. Anhand einer Wettfahrt (Luzerner City-Eco-Tour 97) wurden im harten Stop-and-Go-Betrieb die Energieverbrauchszahlen des Blue-Angel und weiterer Fahrzeuge aufgenommen und vergulichen. Die Route, die vom Teehnikum Luzern über Kriens an den Rotsee und über Meggen, Verkehrshaus und Bahnhof zurück ans Technikum führte, wurde fünfmal abgefahren. Die Fahrzeuge und ihre Resultate sind in Tabelle III aufgelistet:

Tabelle III Resultate an der City-Eco-Tour 97

    Der Rekuperationsvorteil des SCAP-Kurzzeitspeichers des Blue-Angel führte unter anderem dazu, dass er mit 3.3 1/100km Benzinäquivalenten an der Wettfahrt am besten abschnitt. Das Resultat wird im Überlandverkehr und nach weiteren Optimierungsschritten noch besser sein und die Marke von 3 l/100 km unterschreiten.
    Zwischen den Wettfahrten fand im Güterbahnhof von Luzern auch die eingangs erwähnte Demonstration des Leistungsvermögens des neuen SCAP-Kurzzeitspeichers statt. Eine Lok 2000 wurde dabei ausschliesslich mit dem Energieinhalt des SCAP-Speichers in Bewegung gesetzt und um etwa 15 m verschoben.

Die Besonderheiten von SCAPs
Das Speicherprinzip
    Klassische Bleibatterien und andere Batterietypen nutzen elektrochemische Vorgänge zur Energiespeicherung. Bei den Superkapazitäten liegt demgegenüber eine rein elektrostatische Energiespeicherung vor. Sie basiert auf dem Grundprinzip, dass sich unterschiedliche elektrische Ladungen gegenseitig anziehen. Beim Anlegen einer Spannung an eine elektrische Kapazität werden daher Ladungsträger auf die «Platten» des Kondensators übertragen (Bild 8, links). Nach dem Abtrennen der Quelle fliessen die Ladungen nicht zurück, sondern bleiben aufgrund der gegenseitigen Anziehung dort gespeichert (Bild 8, rechts).

Bild8 Funktionsprinzip eines Kondensators

    Es können um so mehr Ladungen ge-speichert werden, je kleiner der Abstand zwischen den Kondensatorplatten und je grösser ihre Oberfläche ist. Das Geheim-nis der SCAPs liegt nun darin, dass einer-seits die grosse Rauhigkeit der Ober-flächen zu grossen effektiven Plattenflächen führt und andererseits dünne Issolationsschichten kleine Abstände zwi-schen den Platten erzeugen. Die dünnen Isolationsschichten haben allerdings den Nachteil, dass kleinste Spannungen ge-nügen, um Durchschläge zu verursachen und den Kondensator zu zerstören. Bei den von uns verwendeten SCAPs beträgt die Klemmenspannung nur 2,3 V.
Um handelsübliche Speicher herzu-stellen, müssen die SCAPs deshalb zu Seriemodulen zusammengeschaltet wer-den. Dies benötigt zusätzliche Einrich-tungen für die Ladungsüberwachung.
Batterien und Superkapazitäten
    Barrerien und Superkapazitäten unter-scheiden sich dadurch, dass Batterien viel Energie langsam, Superkapazitäten dage-gen weniger Energie in sehr kurzer Zeit (einige Sekunden) speichern können. Ein Vergleich wird mittels Bild 9 anhand eines Abfüllversuchs mit Wassergefässen illustriert:

Bild 9 Speichereigenschaft einer Batterie und einer Superkapazität im Vergleich

Werden Batterien trotzdem mit hohen Leistungen belastet, hat man einerseits grosse Verluste und andererseits rächt sich dies an der Lebensdauer: die maximal mögliche Zyklenzahl der Batterie nimmt schnell ab.
Tabelle IV fasst die testgestellten Eigenschaften zusammen. Batterien haben eine bessere Energiedichte, SCAPs eine bessere Leistungsdichte. Punkto Lebens-dauer und  ökologischer  Belastung schneiden die SCAPs besser ab.

Tabelle IV Batterien uns SCAPs im Vergleich

Problem der SCAP-Markteinführung
    Energiespeichersysteme wie SCAPs und Batterien werden heute noch kaum in der Kombination betrachtet, weil es sich um verschiedene Technologien handelt und  Herstellungsprozesse  eingespielt sind. Zudem sind SCAPs im Gegensatz zu den bekannten, langsameren Goldcaps noch selten in Gebrauch, und der Herstel-lungsprozess der SCAPs ist entsprechend wenig automatisiert. SCAPs sind deshalb momentan noch zu teuer und noch nicht marktfähig.
    SCAPs sind für sich alleine nicht einsetzbar wie Batterien. Durch ihre variable Klemmenspannung benötigen sie immer eine zusätzliche Steuereinheit (Management und Leistungselektronik), welche anwendungsspezifisch ausgelegt werden muss. Know-how alleine uüber die Herstellung der Energiespeicher ist daher nicht ausreichend. Sollen SCAPs in einem System eingesetzt werden, so ist immer auch anwendungsspezifisches Wissen erforderlich. Dies stellt für die Markteinführung ein gewisses Hindernis dar, weil in der Regel weder der Hersteller noch der Anwender der Energiespel-cher gleichzeitig über das gesamte not-wendige Know-how verfügen und daher gemeinsame Entwicklungsarbeit uner-lässlich ist.

Das aktuelle Projekt SAM-Tohyco
Wie der hlaue Engel zu SAM wurde
    Die Einbettung der SCAPs mittels CAN-Bus-Leitsystem im Gesamtsystem Blue-Angel ermöglichte wichtige Erfahrungen für den Einsatz von SCAPs in Energiespeichern.
    Es lässt sich festhalten, dass jede An-wendung der Kondensatoren, ob innerhalb oder ausserhalb des Fahrzeugsektors, nach einem jeweils anderen SCAP-Typ verlangen kann. Die daraus resultierende Variantenvielfalt verhindert wiederum die für günstige Preise nötigen grossen Stückzahlen. Nur grosse Produktionslose können den SCAPs aber zum Durchbruch verhelfen.
    Diese Überlegungen führten sehr schnell zur Überzeugung, dass nach einer Kombination von Batterien, SCAPs und integriertem Management gesucht werden muss. Sowohl Leistungs- wie Energiedichte sind in den Anwendungen wichtig. Das neue Modul SAM soll die Vorzüge von Batterien und SCAPs, zusammen mit einem intelligenten Management auf CAN-Bus-Basis, in einem standardisierten, leicht konfigurierbaren Gesamtmodul vereinen. Mit dieser Vorgabe wurde das aktuelle Projekt SAM-Tohyco gestartet.

Alles dreht sich um SAM
    Bei SAM handelt es sieb um ein auf schweizerischer Zusammenarbeit basierendes High-Tech-Produkt mit grossem Marktpotential. SAM soll die Vorzüge grosser Leistungsdichte, grosser Energiedichte und die Möglichkeit der Schnelladung mit langer Lebensdauer und ökologischen Vorteilen vereinen. Dadurch wird auch eine Auslegung des Antriebs mit kleinerer Leistung möglich, was ökonomische Vorteile mit sich bringt. Die Partner vereinen
- System-Know-bow im Bereich Fahrzeuge, SCAPs und CAN-Bus-Leittechnik; Kompetenz in methodischer Systementwiekiung (HTA Luzern)
- Know-how in Verfahrenstechnik und Marktpräsenz in verwandten Gebieten (SCAP-Hersteller, Montena Components) sowie
- Material- und Verfahrens-Know-how im Bereich SCAP (Elektroden- und Elektrolyt-Hersteller)
    Ein weiterer grosser Vorteil von SAM ist es, dass die Module mittels der vorhandenen «intelligenz» ohne die beschriebene Variantenvielfalt optimal und in kürzester. Zeit auf die Einsatzart hin anwendungsspezifisch konfiguriert werden können. Beispielsweise kann die Art und Weise der Stromaufteilung zwischen Batterieteil und SCAP-Teil für jede Anwendung verschieden festgelegt werden. Ist vor allem eine Schnelladung wichtig, so dominiert der SCAP-Speicher. Wird eine grosse Energiedichte verlangt, so dominiert der Batteriespeicber, während die SCAPs die für die Batterie schädlichen Leistungsspitzen abfangen.
    Gerade die Konfektionierung für jede Anwendung macht SAM zu einem High-Tech-Produkt und prädestiniert die Schweiz als Entwicklungsstandort für die Startpbase der neuen Speicher. Die enge Zusammenarbeit der HTA Luzern mit dem Industriepartner trägt bereits Früchte: Im November 1997 konnten die ersten schweizerischen SCAP-Prototypen fertiggestellt und der HTA zum Ausmessen übergeben werden (Bild 10):

Bild 10 Erste schweizerische SCAPs

    Die neue Speichertechnologie SAM soll vorerst in Hybrid- und Elektrofahrzeugen als Traktionsspeicher zum Einsatz kommen (Teilprojekt Tohyco) und bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen bei de Energiezwischenspeicherung helfen.
    Ein zweites wichtiges Standbein ist der Bereich der Aufzüge, in welchem die HTA Luzern mit einem industriepartner zusammenarbeitet. Weitere gebiete sind traditionelle 12-V-Bordbatterien und beliebige andere Applikationen wie Notebooks, Akkuwerkzeuge, Notstromanlagen, Haushaltgeräte.
    Zusammenfassend lassen sich drei Hauptfunktionen des neuen Speichers SAM unterscheiden. Der Ausgangspunkt ist die optimale Kombination von Batterie und Superkapazitäten. Zusammen mit einem integrierten Management sollen sie zu einem kompakten Gesamtmodul zusammengefügt werden, welches wir SAM nennen.
    In Bild 11 werden die Absichten von SAM nochmals symbolisch zusammengefasst. SAM weist als Modul sowohl die Vorzüge der Superkapazitäten (Leistungsdichte Bild 11. Nr. 1) als auch der Batterie (Energiedichte, Bild 11, Nr.2) auf. Die «Intelligenz» von SAM kann über die Schnittstelle in kürzester Zeit  programmiert  werden  (Bild 11, Nr. 3):

Bild 11 Die drei Grundlemente eines Super Accumulator Module (SAM)
(1 Batterie; 2: SCAP; 3: Management und Schnillstelle

    Damit entfallen die aufwendige Spezifikation, das Design und die Realisierungsphase für neue, andere Anwendungen. Das integrierte Management ist also so ausgelegt, dass verschiedenste Arten von Anwendungen realisiert werden können.

Stellenwert von Leittechnik und Simulation
    Der Intelligenten Leittechnik, welche die Energieflüsse kontrol!iert, die Ladungsverteilung bewerkstelligt, Überwachungsaufgaben, Konfiguration und Kommunikation wahrnimmt, kommt sehr grosse Bedeutung zu. Die zugehörige Hardware muss einfach, platzsparend und günstig sein. Ein standardisiertes Bussystem, in unserem Falle CAN-Bus, ist zwingend, um die Speicher einfach in eine bestehende Anwendungsumgebung integrieren zu können. Die Software soll anwenderfreundlich (möglichst grafisch) sein und auf möglichst hohem Abstraktionsievel angepasst werden können.
    Um diese Forderungen einlösen zu können, wurden entsprechende Konzepte entwickelt. Wesentlicher Bestandteil des Lösungskonzeptes ist eine durchgängige Simulanon  welcbe Modelle für den Batterie- und den SCAP-Teil sowie für die Anwendungsplattform enthält. Die Umsetzung wurde mit der Software Mattlab-Simulink realisiert.
    Die exakten Nachhildungen der Batterie- und der SCAP-Teilmodule waren dabei wichtige Teilprojekte. Bild 12 zeigt beispielsweise die Grobstruktur des Batterieblockes, in welchem Innenwiderstand, Ladungsverluste durch Temperatur und Gasung sowie das Schnelladeverhalten modelliert wurden.

Bild 12 Struktur des Batteriemodells

    Bei der Simulation wurde bewusst so vorgegangen, dass universelle Simulationsmodule  mit  Standard-Signal-schnittstellen entwickelt wurden, so dass der Anpassungsaufwand für verschiedene Anwendungen minimal ist. Das Verhalten des ganzen Systems wird als separates Modul  mittels  Zustandsdiagrammen simuliert. Die Anwendung ist damit vollständig durch die Simulation nachvoll-ziehbar. Entsprechen die Simulations-resultate den Erwartungen, lässt sich der Simulationscode durch einfache Konvertierung in die Anwendungssoftware überführen. Dies erlaubt ein kostengönstiges Design des SAM-Speichers.
    Einsatz in Kleinbussen, weil sich hier die Betriebsbedingungen durch grosse Energieumsätze auszeichnen. Das Konzept ist aus dem Blockschema in Bild 13 ersichtlich.

Bild 15 Ein 3,5-t-Kleinbus soll durch ein Super Accumulator Module (SAM) ange trieben werden

Zielsetzungen und Partner des Projektes Tohyco
    Die Zielsetzungen lassen sich wie folgt festhalten:
- Konzept und Herstellung von SuperAkkumulator-Modulen. Nachweis der Funktionstüchtigkeit dieser Module in einem Kleinbus-Fahrzeug im CityBus-Bietrib. bei welchem die Vorzüge des hybriden Antriebs zum Zuge kommen (Stadtzentrum: emissionsfrei, ohne Verbrennungsmotor ausserhalb: mit Verbrennungsmotor und grosser Reichweite).
- Entwicklung von Strategien für die einfache Realisierung der zu SAM gehörenden Hard- und Software.
- Die als Block (Bild 3) gezeichnete Leistungselektronik soll vereinfacht werden. Zudem sieht das Konzept vor, dass statt einem Minikraftwerk mit Erdgasmotor und Generator auch Brennstoffzellen eingesetzt werden können. Ohne dieses Aggregat kommt man vom Hybridfahrzeug zur optionalen Variante eines reinen Elektromobils.
- Parallel zur Entwicklung des Kleinbusses läuft eine vom Psel (Projektund Studienfonds der Elektrizitätswirtschaft) finanzierte Studie, welche das Potential der SCAPs für verschiedene Anwendungen untersuchen soll.
- Realisierung einer Anwendung mit SAM in einem exemplarischen anderen Sektor soll vorgenommen werden.
    Das Projekt, das bis Mitte 2000 abgeschlossen werden soll, wird durch Zahlungen des Bundesamtes für Energie (BFE), des Kantons und der Stadt Luzern sowie durch Beiträge des Psel und verschiedener Industriepartner finanziert. In der Entwieklung der Superkondensatoren betreibt die HTA gemeinsam mit der Firma Montena Components ein F&E-Projekt.

Stellenwert des Projektes
    Die Vorhaben des Projektes SAM-Tohyco werden mit verschiedenen weiteren Partnern koordiniert. SAM-Module sollen in der Schweiz hergestellt werden.
    Das Marktpotential von SAM ist sehr gross. Durch die Verminderung der Spitzenbelastung vergrössert sich die Lebensdauer von Energiespeichern, und Antriebe müssen nicht auf die Spitzenleistung, sondern nur auf die mittlere Leistung ausgelegt werden. Entsprechend gross ist das Anwendungsgebiet. Es reicht vom Hybrid- und Elektroauto über tragbare Computer, Medizinalgeräte, Akkuwerkzeuge bis zu elektrischen und elektronischen Geräten jeder Art.

Bedeutung des Projektes für die Fachhochschule Zentral-schweiz
    Die Entwicklungstätigkeit in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern ist Bestandteil des Leistungsauftrages von Fachhochschulen. Innovative Ansätze sollen in Zusammenarbeit mit der Industrie zu marktfähigen Produkten weiterentwiekelt werden.
    Innerhalb des Ausbildungsprogrammes hat das Projekt wesentliche fachliche und didaktische Bedeutung, weil die Studenten hier lernen, das erworbene Fachwissen fächerübergreifend für grosse und vernetzte Systeme einzusetzen, was ohne entsprechende Vorgehensmethodik nicht möglich wäre.
    Das Projekt SAM-Tohyco gibt auch ein typisches Beispiel dafür ab, welchen Beitrag die Fachhochschulen in der Erforschung und Entwicklung moderner Technologien heute leisten können.

Glossar

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