Quando pensiamo di immagazzinare energia, pensiamo automaticamente alle batterie. A causa delle loro proprietà chimiche, le batterie ricaricabili richiedono un certo periodo di tempo per caricarsi, ed in particolare le batterie ai polimeri di litio. Pertanto, le batterie agli ioni di litio con la loro elevata densità di potenza e la mancanza di effetto memoria sono più adatte per la mobilità elettrica. Nonostante queste proprietà, le batterie non sono sempre adatte per alcuni veicoli come gli ibridi. Ed è qui che i condensatori ad alta capacità possono essere utilizzati in modo sensato. Perché i condensatori hanno la capacità di caricarsi rapidamente e di rilasciare la carica – e quindi anche l’energia – rapidamente. Pertanto, i supercondensatori sono ideali per i veicoli ibridi, il cui motore a combustione può avere fasi di elevato surplus di potenza e anche fasi di elevata richiesta di energia.
Cosa sono i supercondensatori?
I supercondensatori (o ultracondensatori) sono sostanzialmente diversi dai condensatori tradizionali in due modi: hanno un’area della piastra più grande e uno spazio più stretto tra queste piastre perché il separatore si comporta in modo leggermente diverso da un dielettrico standard.
In un normale condensatore, ci sono due piastre rivestite con un materiale poroso metallico per fornire un’area più ampia per la conservazione della carica, separate usando una pellicola di plastica spessa o un dielettrico ceramico. Quando il condensatore viene caricato, il campo elettrico viene creato dalla carica positiva che si forma su una piastra e quella negativa sull’altra. Questo quindi polarizza il dielettrico e allinea le molecole nella direzione opposta al campo, riducendone la forza e consentendo alle piastre di immagazzinare più carica.
In un supercondensatore, non c’è dielettrico nel modo tradizionale. Invece, ci sono due piastre immerse in un elettrolita e separate da un induttore molto più sottile (solitamente plastica o carta). Quando le piastre in un supercondensatore vengono caricate, la carica opposta si forma su entrambi i lati dell’induttore. Questo è stato indicato come un doppio strato elettrico”, e per questo motivo potresti anche vedere dei supercondensatori chiamati condensatori a doppio strato. La combinazione delle seguenti caratteristiche consente ai supercondensatori di raggiungere un livello di capacità molto maggiore:
- Piastre con una superficie più ampia ed efficace
- Ridotta distanza tra le piastre
Batteria vs supercondensatore
I supercondensatori hanno anche caratteristiche comuni sia alle batterie che ai condensatori tradizionali. La differenza fondamentale tra i due è che le batterie hanno una densità maggiore (immagazzinano più energia per massa) mentre i condensatori hanno una densità di potenza maggiore (rilasciano e immagazzinano energia più rapidamente).
I supercondensatori hanno i valori di capacità più elevati per volume e la massima densità di energia di tutti i condensatori. La densità di potenza di un supercondensatore è generalmente 10 volte maggiore di una batteria convenzionale, il che significa che sono in grado di eseguire cicli di carica / scarica molto più rapidi, ciclo di vita notevolmente più lungo, intervallo di temperatura di funzionamento più ampio e una velocità di scarica di picco elevata per carichi che richiedono potenza elevata per una breve durata.
La tecnologia sta diventando sempre più in linea con le proprietà di una batteria ricaricabile tradizionale e sta formando un ibrido nello spazio tra il condensatore standard e la batteria. Ciò significa che sono anche adatti al collegamento in parallelo con batterie per sfruttare le migliori caratteristiche di entrambi.
Se devi immagazzinare una quantità ragionevole di energia per un periodo di tempo relativamente breve (da pochi secondi a pochi minuti), hai troppa energia da immagazzinare in un condensatore e non hai tempo per caricare un batteria, un supercondensatore potrebbe essere proprio quello che ti serve.
Uso attuale e futuro
I supercondensatori stanno diventando sempre più presenti nei dispositivi di consumo generici poiché il costo ha iniziato a essere più in linea con le batterie. Forniscono di tutto, dall’alimentazione di backup per i telefoni cellulari alle estensioni della durata della batteria per i dispositivi che a volte richiedono picchi di corrente come la funzione di zoom della fotocamera digitale.
Stanno anche diventando comunemente usati in applicazioni più esigenti per i requisiti di potenza ed energia come:
- Backup della memoria in apparecchiature elettroniche per aiutare a gestire la bassa potenza assorbita
- Applicazioni per veicoli elettrici che spesso richiedono potenza a corrente breve e alta
- Recupero dell’energia frenante per veicoli come autobus e treni
- Raccolta di energia nell’eolico e nel solare per aiutare a smussare le alimentazioni intermittenti
Tuttavia, i loro usi possono andare ben oltre e sono sempre più visti come un vero sostituto delle batterie come parte del Green Energy Drive nella raccolta di energia e nei veicoli elettrici.
SPSCAP è all’avanguardia di questa tecnologia con la sua serie di moduli di condensatori. Questa tecnologia è già ampiamente utilizzata in autobus ibridi, autobus ibridi plug-in, filobus a doppia sorgente, autobus a celle a combustibile, scuolabus e altri veicoli commerciali. I moduli ultracondensatori possono essere utilizzati come unità di accumulo di energia efficienti, altamente affidabili, sicure e intelligenti per l’avvio, l’accelerazione e il recupero dell’energia in frenata. Questi principi vengono ora sperimentati anche su tram e treni per alimentare ulteriormente questa conversione.
Inoltre, poiché l’IoT continua ad accelerare, i dispositivi che fanno parte della rete molto probabilmente si baseranno su una qualche forma di raccolta di energia per il loro uso continuo e la gestione dell’alimentazione. È probabile che i supercondensatori, con la loro forma ridotta ma potenti capacità di archiviazione, saranno parte integrante di questo. Attualmente è in corso anche lo sviluppo di un supercondensatore “flessibile” (senza perdita di funzionalità), che promette infinite applicazioni. Questo potrebbe essere cruciale per il futuro non solo dell’IoT, ma anche di dispositivi indossabili, beni di consumo portatili e sistemi e dispositivi di localizzazione medica.
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Una nuova generazione di componenti per l’accumulo di energia che combina i vantaggi delle batterie agli ioni di litio con la lunga durata e l’affidabilità dei supercondensatori simmetrici.
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Questa serie è stata creata per fornire ai progettisti una soluzione di accumulo di energia che superi i limiti delle batterie ricaricabili e dei supercondensatori.
Supercondensatori KEMET serie FT
Questi dispositivi sono più adatti a sistemi a microprocessore incorporati con memoria flash.
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Questi dispositivi offrono una potenza suprema e oltre 1.000.000 di cicli di lavoro in prima linea nella rivoluzione verde.
