Raghu Das, CEO von IDTechEx, warnt: „Früher waren Superkondensatorhersteller in zwei Lager gespalten: solche, die kleine Superkondensatoren für die Elektronik und solche, die ähnliche flache oder zylindrische Bauformen für die Elektrotechnik produzierten, wie beispielsweise den typischen 2,7-V-Zylinder mit 3000 F. Das hat sich geändert. Ein bedeutender Markt für auch große Superkondensatoren entwickelt sich rasant. Der erste große Erfolg mit den großen Superkondensatoren liegt in den Start-Stopp-Systemen von Autos mit rund 20 Wh, von denen bereits über fünf Millionen Stück verkauft wurden. Die wachsende Zahl von Autoherstellern, die nach einer wartungsfreien Lösung suchen, bedeutet mehr Strom bei geringerer Verschwendung. Die logische Konsequenz dieser Entwicklung ist die kürzlich beschlossene Einführung größerer Superkondensatoren für die Spitzenlastabdeckung und den Kapazitätsanstieg auf 30–100 Wh in allen Batterien von Mild-Hybridfahrzeugen, später auch in Vollhybriden und schließlich zum vollständigen Ersatz von Lithium-Ionen-Batterien – sofern reine Elektroautos den Hybridmarkt bis dahin nicht verdrängt haben.“.
Die neuen, größeren Versionen kommen in Zügen mit 1 kWh und 1 MWh zum Einsatz und dienen als unterbrechungsfreie Stromversorgungen für Krankenhäuser und Rechenzentren, wo sie zur Reduzierung von Lastspitzen eingesetzt werden. Von den kleinen Superkondensatoren, die üblicherweise nach Standards gefertigt, einfach herzustellen und meist für 1 Cent/Pfund oder weniger verkauft werden, ist es noch ein weiter Weg. IDTechEx zählt 89 % der Superkondensatorhersteller, die diese produzieren, obwohl Panasonic kürzlich aus dem Markt ausgestiegen ist. 37 % dieser Hersteller sind in China ansässig, das zwar große Mengen exportiert, dessen Anteil an der Gesamtnachfrage nach Superkondensatoren jedoch aufgrund des niedrigen Preises und der Verzögerung in Start-Stopp-Systemen von Autos nur 27 % beträgt.
Eine Ausnahme von dieser weitverbreiteten Kommerzialisierung bilden kleine Superkondensatoren in Form von BSH-Batterie-Superkondensator-Hybriden, Ausführungen für Luft- und Raumfahrt sowie Militäranwendungen, die bei 150 °C arbeiten, Kondensator-Superkondensator-Hybriden, die Tantal-Elektrolytkondensatoren hinsichtlich der Restwelligkeit übertreffen und nur ein Fünftel bis ein Zehntel deren Größe und Gewicht aufweisen, sowie einige in ungewöhnlichen Bauformen für den Einsatz in Uhren oder Smartcards. Superkondensatoren, die als Einzelzellen bei 85 °C, -40 °C und 3 V arbeiten, sind weniger verbreitet und weniger gefragt.
Batterie-Superkondensator-Hybride (BSHs) sind fast immer Lithium-Ionen-Kondensatoren. Sie bieten eine höhere Energiedichte, oft mit einer nahezu unbegrenzten Lebensdauer und besserer Ladungserhaltung als reine Superkondensatoren. Ihre Energiedichte ist um ein Vielfaches höher als die von reinen EDLC-Superkondensatoren. Sie werden fast immer nur in kleinen Einheiten für Elektronikgeräte eingesetzt. IDTechEx schätzt, dass 24 % der Superkondensatorhersteller mittlerweile ein BSH-Sortiment anbieten, wovon 32 % in China produziert werden, wo sie den größten kommerziellen Erfolg erzielen. China ist in diesem Bereich weltweit führend, unter anderem aufgrund der vielen großen BSH-Hersteller.
Mehrere Unternehmen bezeichnen ihre Superkondensatoren stolz als „Graphen“. Dies kann bedeuten, dass sie nicht brennbar und relativ ungiftig sind, keine Verwendung des flüchtigen und giftigen Karzinogens Acetonitril enthalten, einen deutlich verbesserten Serienwiderstand aufweisen und eine bessere Spannungs- und Energiedichte als ein reiner EDLC besitzen – alles Vorteile, die einen höheren Preis rechtfertigen.
Raghu Das ergänzt: „Laut IDTechEx bieten mittlerweile 8,75 % der Superkondensatorhersteller Graphen-Versionen an, verglichen mit null vor zehn Jahren. 43 % der Hersteller, die Graphen verwenden, sind in China ansässig und liegen damit zahlenmäßig vorn, allerdings nicht in der Graphen-Superkondensatorforschung. Ein Großteil dieser Forschung zielt auf den riesigen Wachstumsmarkt ab, der Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Batterien mit einer Energiedichte von mindestens 100 Wh/kg ersetzen soll. In der Forschung wird dies im Allgemeinen durch erhöhte Pseudokapazität erreicht, obwohl einige Forscher die Technologie neuer kommerzieller 100-Wh/kg-Lithium-Ionen-Superkondensatoren weiterentwickeln. 33 % der Materialforschung für Superkondensatoren konzentriert sich auf Graphen, gefolgt von Kohlenstoffnanoröhren und metallorganischen Gerüstverbindungen.“.
Große Superkondensatoren sind zwar aufwendiger in der Herstellung, aber kostengünstiger und werden von 2021 bis 2041 den Großteil des verfügbaren Marktes ausmachen. Im Gegensatz zu kleineren Modellen verfügen sie in der Regel über integrierte Leistungselektronik für einen optimalen und sicheren Betrieb, Mikroprozessoren für intelligente Steuerung und oft auch über Kühlsysteme. Mittlerweile geben 47,5 % der Superkondensatorhersteller an, diese zu produzieren, verglichen mit nur wenigen in der Vergangenheit. Viele dieser Unternehmen sind jedoch kaum betriebsbereit, und ihre Websites gleichen eher Wunschlisten als tatsächlicher Produktion. 34 % dieser Hersteller haben ihren Sitz in China; dort herrscht zwar keine dominante Stellung, diese wächst jedoch rasant. Dies wird dadurch begünstigt, dass ein überproportionaler Anteil der Nachfrage nach großen Superkondensatoren in China besteht und die Regierung vorschreibt, dass alle Teile für Züge, Busse usw. dort gefertigt werden müssen. Andererseits hinkt China bei der Forschung zu Superkondensatoren in Karosserien, intelligenter Haut und anderen radikalen Fortschritten, die im IDTechEx-Forschungsbericht „Supercapacitors Materials and Formats 2020-2040“ aufgeführt sind, weit hinterher.
Raghu Das prognostiziert: „Übernahmen und Fusionen werden sich fortsetzen. Es ist möglich, dass bis 2045 milliardenschwere Superkondensator-Unternehmen entstehen. Sollten die analysierten Märkte bereits stark durchdrungen sein, wird dies deutlich schneller geschehen. Angesichts der bisherigen Enttäuschungen liegt unsere aktuelle optimistische Prognose bei 7 Milliarden US-Dollar bis 2041.“.
