Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)

AUTOSUPERCAP - Development of High Energy/High Power Density Supercapacitors for Automotive Applications

  • Projektteam:

    Weil, Marcel (Projektleitung); Torsten Fleischer, Jens Buchgeister, Hanna Dura, Benedikt Zimmermann

  • Förderung:

    EU, 7. Forschungsrahmenprogramm

  • Starttermin:

    2011

  • Endtermin:

    2014

  • Projektpartner:

    The University of Surrey (UK, Project coordination), MAST Carbon International (UK), NCSR Demokritos (Greece), Bayer Technology Services GmbH & Bayer MaterialScience GmbH (Germany), Centro Ricerche Fiat (CRF, Italy), Institute of Composite and Biomedical Materials - National Research Council (Italy), Oerlikon Graziano (Italy), ABSL Power Solutions Ltd. (UK)

  • Forschungsgruppe:

    Forschung für nachhaltige Energietechnologien

Beschreibung des Projekts

Superkondensatoren (auch Doppelschichtkondensatoren genannt) sind essentiell in elektrischen Fahrzeugen sowohl für die Bereitstellung von Energie in der Beschleunigungsphase, welche einen wesentlichen Anteil am gesamten Fahrzyklus besitzt, als auch für die Rückgewinnung von Energie während des Bremsvorganges. Letzteres ist erforderlich für ein nachhaltiges Energie- und Leistungsmanagement in modernen Fahrzeugen mit hoher Energieeffizienz. Hohe spezifische Leistungsdichte und eine ausreichende Energiedichte sind notwendig um den Anforderungen von Fahrzeugen an Energiespeicher zu genügen, ohne dabei das Gesamtgewicht des Fahrzeuges negativ zu beeinflussen.

Innerhalb des Projektes sollen Superkondensatoren der zweiten Generation entwickelt werden, welche aber nicht nur hohe Energie- und Leistungsdichten (bei geringen Gewicht) aufweisen, sondern auch ökonomisch und ökologisch Vorteile gegenüber bestehenden Energiespeicher-Systemen aufweisen.

Systemanalytische Arbeiten begleiten dabei den Entwicklungsprozess der Superkondensatoren. Mithilfe von lebenswegbezogenen ökonomischen und ökologischen Analysen und Methoden der Multikriteriellen Entscheidungsunterstützung werden aussichtsreiche Entwicklungskorridore identifiziert. Für den Anwendungsfall Elektromobilität wird eine vollständige Ökobilanz (LCA) für ein Elektrofahrzeug mit Superkondensatoren der zweiten Generation (als alleiniges Energiespeichermedium) durchgeführt.

Publikationen


2016
Vorträge
Dura, H.; Weil, M.; Zimmermann, B.; Lekakou, C.; Markoulidis, F.; Wilson, P.; Perry, J.; Tennis, S.; Decker, M.
LCA and LCC of a supercapacitor for automotive applications in the early development stage.
2016. 10th Society and Materials Conference, Roma, I, May 9-10, 2016 
Weil, M.; Wendler, N.; Fournier, G.; Schneider, A.; Dura, H.; Harbers, T.; Zimmermann, B.; Rodriguez-Garcia, G.; Peters, J.; Simon, B.; Baumann, M.
System analysis for the recycling of carbon fiber reinforced plastic materials from electric vehicles production.
2016. 10th Society and Materials Conference, Roma, I, May 9-10, 2016 
2015
Buchaufsätze
Lekakou, C.; Sorniotti, A.; Lei, C.; Markoulidis, F.; Wilson, P. C.; Santucci, A.; Tennison, S.; Amini, N.; Trapalis, C.; Carotenuto, G.; Khalil, S.; Martorana, B.; Cannavaro, I.; Gosso, M.; Perry, J.; Hoy, C.; Weil, M.; Dura, H.; Viotto, F.
AUTOSUPERCAP: Development of High Energy and High Power Density Supercapacitor Cells.
2015. Electric Vehicle Batteries: Moving from Research towards Innovation : Reports of the PPP European Green Research towards Innovation. Hrsg.: E. Briec, 33–43, Springer International Publishing, Cham, CH. doi:10.1007/978-3-319-12706-4_3
Zeitschriftenaufsätze
Zimmermann, B. M.; Dura, H.; Baumann, M.; Weil, M. R.
Prospective time-resolved LCA of fully electric supercap vehicles in Germany.
2015. Integrated environmental assessment and management, 11, 425–434. doi:10.1002/ieam.1646
Vorträge
Weil, M.
Ökobilanzierung und Ökobilanz-Tools - Methode der umweltbezogenen Nachhaltigkeitsanalyse.
2015. Vortrag im Bauhaus der Universität Weimar (2015), Weimar, Deutschland, 18.–19. Juni 2015 
Weil, M.; Buchgeister, J.
Introduction of systems analysis and life cycle assessment (LCA).
2015. ITAS PhD Program Systems Analysis and LCA, Karlsruhe, June 15, 2015 
2014
Zeitschriftenaufsätze
Zimmermann, B. M.; Dura, H.; Weil, M.
Towards time-resolved LCA of electric vehicles in Germany.
2014. Metallurgical research & technology, 111, 169–178. doi:10.1051/metal/2014009
Vorträge
Rodriguez Garcia, G.; Weil, M.
Potential environmental impacts of Li-ion batteries and supercapacitors: Toxicity of carbon nanotubes.
2014. 14th Ulm ElectroChemical Talks (UECT 2014), Ulm, June 23-26, 2014 
Weil, M.; Baumann, M.; Zimmermann, B.
Life cycle assessment for responsible research and innovation.
2014. Workshop on ’Advancing Life Cycle Assessment for Responsible Research and Innovation’, S.NET 2014, Karlsruhe, September 21-24, 2014, Annual S.NET Meeting (2014), Karlsruhe, Deutschland, 21.–24. September 2014 
Weil, M.; Dura, H.; Zimmermann, B.; Simon, B.; Ziemann, S.; Baumann, M.; Garcia, G. R.
Economic and life cycle assessment of new materials for supercapacitors.
2014. 13th International Conference on Modern Materials and Technologies (CIMTEC 2014), Montecatini Terme, I, June 15-19, 2014, 13th International Conference on Modern Materials and Technologies (2014), Montecatini Terme, Italien, 15.–19. Juni 2014 
Zimmermann, B.; Dura, H.; Baumann, M.; Weil, M.
Towards comparative short-period time-resolved life cycle assessment of differently charged electric vehicles.
2014. 24th SETAC Europe (2014), Basel, Schweiz, 11.–15. Mai 2014 
Zimmermann, B.; Dura, H.; Rodriguez Garcia, G.; Weil, M.
Lifecycle-based fate analysis of carbon nanotubes in automotive supercapacitor applications.
2014. NANOStruc 2014 International Conference on Structural Nano Composites (NanoStruc 2014), Madrid, E, May 20-21, 2014 
Zimmermann, B.; Weil, M.
Comparing production efforts and efficiency benefits of nanomaterials over the life cycle.
2014. NANOStruc 2014 International Conference on Structural Nano Composites (NanoStruc 2014), Madrid, E, May 20-21, 2014 
2013
Buchaufsätze
Dura, H.; Perry, J.; Lecacou, T.; Markoulidis, F.; Lei, C.; Khalil, S.; Decker, M.; Weil, M.
Cost analysis of supercapacitor cell production.
2013. Proceedings of the 4th International Conference on Clean Electrical Power Renewable Energy Resources Impact (ICCEP) in Alghero, Sardinien, 11.-13.06.2013. Hrsg.: ICCEP, 516–523, IEEEXplore, Italien. doi:10.1109/ICCEP.2013.6586902
Weil, M.; Dura, H.; Simon, B.; Baumann, M.; Zimmermann, B.; Ziemann, S.; Lei, C.; Markoulidis, F.; Lekakou, T.; Decker, M.
Ecological assessment of nano materials for the production of electrostatic/electrochemical energy storage systems.
2013. Structural Nanocomposites: Perspectives for Future Applications. Ed.: J. Njuguna, Njuguna, J. [Hrsg.] Structural Nanocomposites : Perspectives for Future Applications Berlin [u.a.] : Springer, 2013 (Engineering Materials), 259–269, Springer, Berlin. doi:10.1007/978-3-642-40322-4_12
Proceedingsbeiträge
Zimmermann, B.; Baumann, M.; Simon, B.; Dura, H.; Weil, M.
A comparative analysis of the cumulative energy demand of stationary grid-integrated battery systems.
2013. Proceedings of the International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, I, June 11-13, 2013, Proceedings of the International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, I, June 11-13, 2013 Piscataway, N.J. : IEEE, 2013, 87–92, IEEE 
Vorträge
Zimmermann, B.
Einführung in das Thema Ökobilanz.
2013. Seminar Technikfolgenabschätzung des KIT (2013), Karlsruhe, Deutschland, 7. Juni 2013 
Zimmermann, B.; Baumann, M.; Simon, B.; Dura, H.; Weil, M.
A comparative analysis of the cumulative energy demand of stationary grid-integrated battery systems.
2013. International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, I, June 11-13, 2013, International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP 2013), Alghero, Italien, 11.–13. Juni 2013 
Zimmermann, B.; Dura, H.; Baumann, M.; Weil, M.
Towards prospective time-resolved LCA of fully electric supercap-vehicles in Germany.
2013. SETAC Europe 19th LCA Case Study Symposium, Roma, I, November 11-13, 2013, 19th SETAC Europe LCA Case Study Symposium (2013), Rom, Italien, 11.–13. November 2013 
Zimmermann, B.; Dura, H.; Weil, M.
Towards prospective time-resolved LCA of automotive supercap application.
2013. Ökobilanzwerkstatt (2013), Graz, Österreich, 23.–25. September 2013 
Zimmermann, B.; Dura, H.; Weil, M.
Towards time-resolved LCA of electric vehicles on the German market.
2013. 7th International Conference on Society and Materials (SAM 2013), Aachen, April 25-26, 2013 
Zimmermann, B.; Weil, M.
Life cycle assessment of carbon nanotubes in lithium-ion batteries.
2013. 6. Entwicklerforum Akkutechnologien, Aschaffenburg, 25.-27. Juni 2013 
Zimmermann, B.; Weil, M.
LCA of carbon nanotubes in lithium-ion traction batteries.
2013. Workshop of the International Energy Agency and Hybrid Electric Vehicle (IEA-HEV); Task 19 ’Life Cycle Assessment of EVs’, Chicago, Ill., April 25-26, 2013 
Poster
Zimmermann, B.; Weil, M.
Life cycle assessment of carbon nanotube enhanced lithium iron-phosphate batteries in traction applications.
2013. 2nd International Conference on Materials for Energy (EnMat 2013), Karlsruhe, 12.-16. Mai 2013 
2012
Zeitschriftenaufsätze
Weil, M.; Dura, H.; Shimon, B.; Baumann, M.; Zimmermann, B.; Ziemann, S.; Lei, C.; Markoulidis, F.; Lekakou, T.; Decker, M.
Ecological assessment of nano-enabled supercapacitors for automotive applications.
2012. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 40, 012013/1–6. doi:10.1088/1757-899X/40/1/012013
Vorträge
Dura, H.; Weil, M.; Aebi, A.
Comparative LCA of an electric light weight and conventional vehicle in urban driving.
2012. 18th SETAC Europe LCA Case Study Symposium, Copenhagen, DK, November 26-28, 2012 
Simon, B.; Zimmermann, B.; Weil, M.
Meta-analysis of lithium-ion traction batteries’ LCA.
2012. 18th SETAC Europe LCA Case Study Symposium (2012), Kopenhagen, Dänemark, 26.–28. November 2012 
Weil, M.; Dura, H.; Simon, B.; Baumann, M.; Zimmermann, B.; Ziemann, S.; Lei, C.; Markoulidis, F.; Lekakou, T.; Decker, M.
Environmental and cost analysis of nano materials for energy storage systems.
2012. 4th International Conference NANOCON, Brno, CZ, October 23-25, 2012, NANOCON (2012), Brünn, Tschechien, 23.–25. Oktober 2012 
Weil, M.; Dura, H.; Simon, B.; Baumann, M.; Zimmermann, B.; Ziemann, S.; Lei, C.; Markoulidis, F.; Lekakou, T.; Decker, M.
Ecological assessment of nano enabled supercapacitors for automotive applications.
2012. NanoStruc : Internat.Conf.on Structural Nano Composites, Cranfield, GB, July 2-4, 2012, International Conference on Structural Nano Composites (NANOSTRUC 2012), Cranfield, Vereinigtes Königreich, 2.–4. Juli 2012 
Poster
Dura, H.; Weil, M.; Baumann, M.; Simon, B.
Considering techno-socio-ecological aspects to support a sustainability analysis of passenger transport in urban areas.
2012. Rete Italiana LCA - What is sustainable technology? : 2nd Dire Working Group Meeting, Roma, I, September 27, 2012, 2nd Dire Working Group Meeting (2012), Rom, Italien, 27. September 2012 

Kontakt

Dr.-Ing. Marcel Weil
Karlsruher Institut für Technology (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Tel.: 0721 608-26718
E-Mail