{"id":80920,"date":"2022-04-01T02:43:00","date_gmt":"2022-04-01T00:43:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=80920"},"modified":"2022-04-01T11:34:49","modified_gmt":"2022-04-01T09:34:49","slug":"e-ladung-gleich-schnell-wie-tanken","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/mobilitaet\/e-ladung-gleich-schnell-wie-tanken\/","title":{"rendered":"E-Ladung gleich schnell wie Tanken"},"content":{"rendered":"\n

Quantenladung verk\u00fcrzt Ladezeit von Elektrofahrzeugen von zehn Stunden auf drei Minuten.<\/p>\n\n\n\n

Doch trotz der enormen Verbesserungen in der Batterietechnologie sehen sich Halter und Fahrer von Elektrofahrzeugen nach wie vor mit dem Problem der langsamen Ladegeschwindigkeit der Batterien konfrontiert. Gegenw\u00e4rtig brauchen die Autos etwa 10 Stunden, um vollst\u00e4ndig aufgeladen zu werden. Selbst die schnellsten Supercharger an den Ladestationen ben\u00f6tigen bis zu 20-40 Minuten, um die Fahrzeuge vollst\u00e4ndig aufzuladen. Dies verursacht zus\u00e4tzliche Kosten und Unannehmlichkeiten. Eine m\u00f6gliche L\u00f6sung ver\u00f6ffentlichten Wissenschaftler des koreanischen Institute for Basic Science (IBS)<\/a> nun in den Physical Review Letters:<\/a> <\/em>Quantentechnologien er\u00f6ffnen neue Mechanismen zum schnelleren Aufladen von Batterien.<\/p>\n\n\n\n

Das Konzept der \u201eQuantenbatterie\u201c wurde erstmals 2012 in einer bahnbrechenden Arbeit von Alicki und Fannes<\/a> vorgeschlagen. Darin wurde die Theorie aufgestellt, dass Quantenressourcen, wie z. B. Verschr\u00e4nkung, genutzt werden k\u00f6nnen, um den Ladevorgang einer Batterie erheblich zu beschleunigen, indem alle Zellen innerhalb der Batterie gleichzeitig und kollektiv aufgeladen werden.<\/p>\n\n\n\n

Das ist besonders spannend deshalb, weil moderne Batterien mit gro\u00dfer Kapazit\u00e4t zahlreiche Zellen enthalten k\u00f6nnen. Eine solche kollektive Ladung ist bei klassischen Batterien, bei denen die Zellen unabh\u00e4ngig voneinander parallel geladen werden, nicht m\u00f6glich. Der Vorteil dieser kollektiven Ladung gegen\u00fcber der parallelen Ladung l\u00e4sst sich durch ein Verh\u00e4ltnis messen, das als \u201eQuantenladevorteil\u201c bezeichnet wird. Sp\u00e4ter wurde festgestellt, dass hinter diesem Quantenvorteil zwei m\u00f6gliche Quellen stehen k\u00f6nnen, n\u00e4mlich der \u201eglobale Betrieb\u201c (bei dem alle Zellen mit allen anderen gleichzeitig sprechen, d. h. \u201ealle sitzen an einem Tisch\u201c) und die \u201eAll-zu-All-Kopplung\u201c (jede Zelle kann mit jeder anderen, aber einer einzigen Zelle sprechen, d. h. \u201eviele Diskussionen, aber jede Diskussion hat nur zwei Teilnehmer\u201c). Es ist jedoch unklar, ob diese beiden Quellen notwendig sind und ob es Grenzen f\u00fcr die erreichbare Ladegeschwindigkeit gibt.<\/p>\n\n\n\n

K\u00fcrzlich sind Wissenschaftler des Zentrums f\u00fcr Theoretische Physik komplexer Systeme im Institut f\u00fcr Grundlagenforschung (IBS)<\/a> diesen Fragen weiter nachgegangen. Die Arbeit, die in Physical Review Letters<\/em> als \u201eEditor\u2019s Suggestion\u201c ausgew\u00e4hlt wurde, zeigte, dass die Kopplung von allen zu allen in Quantenbatterien irrelevant ist und dass das Vorhandensein globaler Operationen die einzige Zutat f\u00fcr den Quantenvorteil ist. Die Gruppe ging noch weiter, um die genaue Quelle dieses Vorteils zu bestimmen, w\u00e4hrend sie alle anderen M\u00f6glichkeiten ausschloss, und lieferte sogar eine explizite M\u00f6glichkeit, solche Batterien zu entwerfen.<\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 ibs.re.kr | Eine bildliche Darstellung des heutigen Elektrofahrzeugs im Vergleich zu einem zuk\u00fcnftigen Fahrzeug, das auf Quantenbatterietechnologien basiert. Der Einsatz von Quantenladetechnologien w\u00fcrde zu einer 200-fachen Beschleunigung eines typischen Elektrofahrzeugs f\u00fchren, was bedeutet, dass die Ladezeit von 10 Stunden auf etwa 3 Minuten (zu Hause) oder von 30 Minuten auf 9 Sekunden an einer Ladestation verk\u00fcrzt w\u00fcrde. \u00dcbersetzt mit www.DeepL.com\/Translator (kostenlose Version)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus konnte die Gruppe genau quantifizieren, wie viel Ladegeschwindigkeit in diesem Schema erreicht werden kann. W\u00e4hrend die maximale Ladegeschwindigkeit bei klassischen Batterien linear mit der Anzahl der Zellen ansteigt, zeigte die Studie, dass Quantenbatterien mit globalem Betrieb eine quadratische Skalierung der Ladegeschwindigkeit erreichen k\u00f6nnen. Um dies zu veranschaulichen, betrachten wir ein typisches Elektrofahrzeug mit einer Batterie, die etwa 200 Zellen enth\u00e4lt. Der Einsatz dieser Quantenladung w\u00fcrde zu einer 200-fachen Beschleunigung gegen\u00fcber klassischen Batterien f\u00fchren, was bedeutet, dass die Ladezeit zu Hause von 10 Stunden auf etwa 3 Minuten verk\u00fcrzt w\u00fcrde. An Hochgeschwindigkeitsladestationen w\u00fcrde sich die Ladezeit von 30 Minuten auf nur wenige Sekunden verk\u00fcrzen.<\/p>\n\n\n\n

Die Forscher glauben, dass die Folgen weitreichend sein k\u00f6nnen und dass die Auswirkungen der Quantenladung weit \u00fcber Elektroautos und Unterhaltungselektronik hinausgehen k\u00f6nnen. So k\u00f6nnte sie beispielsweise in k\u00fcnftigen Fusionskraftwerken zum Einsatz kommen, in denen gro\u00dfe Energiemengen in k\u00fcrzester Zeit geladen und entladen werden m\u00fcssen. Nat\u00fcrlich stecken die Quantentechnologien noch in den Kinderschuhen, und es ist noch ein weiter Weg, bis diese Methoden in der Praxis eingesetzt werden k\u00f6nnen. Forschungsergebnisse wie diese weisen jedoch in eine vielversprechende Richtung und k\u00f6nnen F\u00f6rdereinrichtungen und Unternehmen dazu veranlassen, weiter in diese Technologien zu investieren. Man geht davon aus, dass Quantenbatterien, wenn sie eingesetzt werden, die Art und Weise, wie wir Energie nutzen, v\u00f6llig revolutionieren und uns unserer nachhaltigen Zukunft einen Schritt n\u00e4her bringen w\u00fcrden.<\/p>\n\n\n\n

Quellen:<\/strong><\/p>\n\n\n\n