Supercaps: Energie trifft Effizienz
In der Industrie, insbesondere in der Lagerlogistik, ist eine stabile Energieversorgung unverzichtbar – das zeigt sich bei mobilen Anwendungen wie Handscannern. Mit Superkondensatoren (Supercaps) stehen Energiespeicherlösungen zur Verfügung, die herkömmliche Batteriekonzepte intelligent ergänzen. Leuze nutzt die Technologie gezielt für innovative Sensorlösungen.
Auf die Anwendung kommt es an: Einzelscans oder Dauerbetrieb
Handscanner werden in unterschiedlichen Szenarien eingesetzt, die jeweils eigene Anforderungen an die Energieversorgung der Geräte stellen. Bei Einzelscans, wie sie häufig in Lagerbereichen oder bei der Inventarisierung vorkommen, benötigt der Handscanner nur für kurze Zeit hohe Spitzenleistung. Die Geräte werden oft in Ladestationen geparkt und müssen nach wenigen Sekunden wieder voll einsatzbereit sein. Hier ist es besonders wichtig, dass der Energiespeicher schnell lädt, um bei Bedarf sofort verfügbar zu sein. Anders sieht es aus, wenn ein Handscanner über lange Zeit hinweg betrieben werden soll.
Im Schichtbetrieb in Lagerhäusern oder Produktionsumgebungen, in denen das Gerät über mehrere Stunden kontinuierlich arbeitet, ist die Betriebsdauer der entscheidende Faktor. Der Handscanner muss den gesamten Arbeitstag mit einer einzigen Ladung durchhalten, ohne regelmäßig nachgeladen werden zu müssen. In diesen Szenarien spielt die Energiedichte des Energiespeichers eine größere Rolle, weil eine konstante Stromversorgung über längere Zeiträume hinweg erforderlich ist.
Die Energiespeichertechnologie ist in beiden Fällen entscheidend: Sie beeinflusst nicht nur die Leistung, sondern auch die Betriebsdauer und Energieeffizienz des Geräts. Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall kann ein Supercap oder eine Batterie in Form eines Akkus die bestmögliche Lösung bieten.
Supercap vs. Batterie – Vor- und Nachteile
Supercap steht für Superkondensator, mitunter auch als Ultrakondensator bezeichnet. Ein Supercap ist ein elektrischer Energiespeicher, der sich durch seine besonders schnelle Lade- und Entladefähigkeit auszeichnet. Er speichert Energie hauptsächlich elektrostatisch, also durch die Trennung elektrischer Ladungen an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt. Im Gegensatz dazu speichern Batterien Energie elektrochemisch, also über chemische Reaktionen in der Zellchemie. Wesentlicher Vorteil eines Supercaps: Er lässt sich innerhalb von Sekunden vollständig aufladen und stellt kurzfristig sehr hohe Leistungen zur Verfügung. Damit eignet sich die Technologie optimal für Anwendungen, bei denen kurzfristige Energiebedarfe abgedeckt werden müssen, oder zur Überbrückung von Stromausfällen. Die Energiedichte eines Supercap ist im Vergleich zu Batterien zwar geringer, dafür lässt er sich jedoch mehr als eine Million Mal laden. Eine herkömmliche Batterie hält nur bis zu rund 2.000 Ladezyklen. Und seine Lebensdauer ist mit bis zu 15 Jahren ein Vielfaches länger als die einer Lithium-Ionen-Batterie. Damit bieten Supercaps eine zuverlässige, wartungsarme und umweltfreundliche Lösung für vielfältige industrielle Anforderungen – insbesondere dort, wo Schnelligkeit und Verfügbarkeit gefragt sind.
| Supercap | Lithium-Ionen-Batterie | |
| Ladezeit | Sekunden | Minuten bis Stunden |
| Zyklenzahl | Ca. 1.000.000 Zyklen | Ca. 500 - 2.000 Zyklen |
| Leistungsdichte | Sehr hoch | Mittel |
| Energiedichte | Gering | Hoch |
| Ladetemperatur | Ca. -55°C bis +90°C | Ca. 0°C bis +45°C |
| Lebensdauer | Bis zu 15 Jahre | 3-7 Jahre |
| Wartungsaufwand | Gering | Mittel bis hoch |
Arten von Supercaps
Supercaps lassen sich hinsichtlich Speichermethoden, verwendeter Materialien und ihrer technischen Eigenschaften in verschiedene Typen unterscheiden. In industriellen Anwendungen – insbesondere bei mobilen Geräten wie Handscannern – dominiert der sogenannte EDLC-Typ (Elektrochemischer Doppelschichtkondensator). Er vereint eine besonders hohe Zyklenfestigkeit, kurze Ladezeiten und eine robuste Bauweise. Weniger verbreitet ist der Pseudokondensator:
EDLC (Elektrochemischer Doppelschichtkondensator)
- Speichert Energie rein elektrostatisch, ohne chemische Reaktionen
- Verwendet aktivierte Kohlenstoffelektroden
- Sehr hohe Zyklenfestigkeit (>1 Mio. Zyklen)
- Kurze Ladezeit, robust und langlebig
- Standardtyp in Industrie und Mobilgeräten
Pseudokondensator
- Zusätzlich zur Doppelschicht: Redoxreaktionen an der Elektrode
- Höhere Energiedichte, aber geringere Zyklenfestigkeit
- Elektroden beispielsweise aus Metalloxiden oder leitfähigen Polymeren
- Teurer und empfindlicher
- Einsatz zumeist in Spezial- oder Forschungsanwendungen
Leichte Lösung, blitzschnell aufgeladen
Bei Mehrzweck-Handscannern für die Barcodeerfassung kommt es auf kurze, aber leistungsintensive Einsätze an. Die Supercap-Technologie liefert den Scannern ausreichend Energie für mehrere Sekunden bis wenige Minuten. Die Geräte sind innerhalb kürzester Zeit wieder aufgeladen. Handscanner mit Supercap eignen sich so insbesondere für Anwendungen mit regelmäßigen Einzelscans. Leuze macht sich das mit seinen kabellosen Supercap-Geräten der Serie IT 1960 zunutze. Weil kein Akku erforderlich ist, sind die Geräte sehr leicht: So bringt beispielsweise ein Supercap-Handscanner der Serie IT 1960 nur 220 Gramm auf die Waage. Das ist ein spürbarer ergonomischer Vorteil und erleichtert die Handhabung im täglichen Einsatz. Fallen dagegen viele Scanvorgänge in kurzer Zeit an, sind Geräte mit Akku oder Kabel empfehlenswert. Auch hierfür hat Leuze mit der Serie IT 1960 passende Varianten im Portfolio.
Deutlich robuster als Batterien
Supercaps punkten nicht nur durch ihre schnelle Ladefähigkeit: Sie sind auch besonders robust gegenüber Umwelteinflüssen. Typische Supercaps arbeiten zuverlässig selbst bei zweistelligen Minusgraden, ohne dass ihre Leistungsfähigkeit merklich nachlässt. Lithium-Ionen-Akkus hingegen reagieren deutlich empfindlicher auf Kälte. Hinzu kommt: Supercaps sind als elektrische Kondensatoren nicht von der neuen EU-Batterieverordnung (2023/1542) betroffen. Diese legt klare Anforderungen an das Inverkehrbringen, die Nutzung und das Recycling von Batterien in der EU fest. Während Batterien häufig gewartet oder ersetzt und dann fachgerecht entsorgt werden müssen, können Supercaps in der Regel dauerhaft im Gerät verbleiben. Das ist selbst bei Betriebszeiten von bis zu 15 Jahren der Fall. Für Unternehmen mit nachhaltigkeitsorientierten Beschaffungsstrategien sind Supercaps noch aus einem weiteren Grund attraktiv: Sie enthalten keine kritischen Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt.
Fazit
Die Supercap-Technologie ersetzt Batterien nicht grundsätzlich. Sie ist bei bestimmten Anwendungen jedoch die effizientere Alternative: Leuze nutzt diese Technologie deshalb gezielt für Lösungen wie Mehrzweck-Handscanner. Ein extrem schneller Ladevorgang in wenigen Sekunden, die deutlich höhere Zahl an Ladezyklen und das geringe Gewicht erleichtern die Handhabung. Nicht zuletzt profitieren Anlagenbetreiber von einem Preisvorteil im Vergleich zu akkubetriebenen Geräten.
