{"id":11828,"date":"2022-02-02T09:50:05","date_gmt":"2022-02-02T09:50:05","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=11828"},"modified":"2022-02-02T09:50:06","modified_gmt":"2022-02-02T09:50:06","slug":"gli-ultracapacitori-offrono-flessibilita-nella-fornitura-di-energia-per-applicazioni-di-trasporto-esigenti","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/it\/trasporti\/gli-ultracapacitori-offrono-flessibilita-nella-fornitura-di-energia-per-applicazioni-di-trasporto-esigenti\/","title":{"rendered":"Gli ultracapacitori offrono flessibilit\u00e0 nella fornitura di energia per applicazioni di trasporto esigenti"},"content":{"rendered":"\n

Fornire energia per le applicazioni di trasporto presenta diverse sfide tecniche. Le batterie sono state a lungo la fonte di energia scelta per l’avvio del motore. Anche se le batterie convenzionali al piombo-acido erano l’unico tipo disponibile, le recenti innovazioni che comprendono le varie combinazioni chimiche nonch\u00e9 i metodi di costruzione hanno migliorato significativamente la densit\u00e0 di potenza e ridotto il loro peso. <\/p>\n\n\n\n

I moderni tram e treni per il trasporto pubblico hanno ulteriormente aumentato i requisiti di alimentazione a causa della crescente variet\u00e0 di informazioni a bordo e dei sistemi di connettivit\u00e0 Wi-Fi. Poich\u00e9 molti veicoli ferroviari stanno passando a una trasmissione completamente elettrica, le esigenze si espandono ulteriormente. Anche l’ambiente operativo presenta molte sfide, coinvolgendo i motori o l’avvio dei motori in condizioni di bassa temperatura, una sfida per la maggior parte delle tecnologie a batteria.<\/p>\n\n\n\n

Questo articolo indaga su come gli ultracapacitori presentino una fonte di energia valida e complementare per le applicazioni di trasporto.<\/p>\n\n\n\n

Diversit\u00e0 dei sistemi di trasporto di massa<\/h2>\n\n\n\n

La nostra societ\u00e0 \u00e8 sempre pi\u00f9 consapevole dell’uso dell’energia e del modo in cui ci spostiamo da A a B. Le nuove reti metropolitane di trasporto leggero, di autobus e di trasporto di massa, cos\u00ec come le infrastrutture ferroviarie esistenti, stanno sperimentando investimenti significativi poich\u00e9 i consumatori cercano un’alternativa alle strade congestionate.<\/p>\n\n\n\n

La maggior parte delle grandi conurbazioni ha implementato o pianificato nuovi sistemi di trasporto pubblico che aiutano a ridurre la congestione della citt\u00e0 e l’inquinamento. <\/p>\n\n\n\n

La progettazione di veicoli per il trasporto pubblico efficienti dal punto di vista energetico, eleganti e scattanti impone di bilanciare il peso complessivo e la capacit\u00e0 di carico dei componenti di trazione e di stoccaggio dell’energia.<\/p>\n\n\n\n

Sfide per la fornitura di energia<\/h2>\n\n\n\n

Le batterie forniscono una fonte ideale di mobilit\u00e0 energetica; tuttavia, per le moderne ed esigenti applicazioni di trasporto, non sempre soddisfano tutti i requisiti. Accogliere carichi di corrente di picco elevati richiede pi\u00f9 batterie rispetto alle normali condizioni di carico di esercizio, aggiungendo pi\u00f9 peso e aumentando il tempo di ricarica. I banchi di batterie sono ingombranti e necessitano di un tempo di ricarica considerevole, con un impatto sulla disponibilit\u00e0 operativa. Inoltre, le batterie sono limitate dalle temperature ambientali, in particolare con gli estremi di basse e alte temperature.<\/p>\n\n\n\n

Alcune tecnologie di batterie si scaricano lentamente anche in loco a causa della loro resistenza in serie equivalente interna (ESR). La VES \u00e8 anche un fattore che limita la quantit\u00e0 massima di corrente che possono erogare e provoca un riscaldamento all’interno della batteria.<\/p>\n\n\n\n

Un altro aspetto delle batterie \u00e8 il loro ciclo di vita. Nel corso della loro vita attiva, esse hanno anche bisogno di controlli e di manutenzione ordinaria. Di solito hanno una vita in servizio finita, dopo la quale la loro capacit\u00e0 di immagazzinare una carica completa e di fornire un carico completo si riduce significativamente.<\/p>\n\n\n\n

Un’ulteriore considerazione quando si lavora con le batterie \u00e8 la loro limitazione nelle applicazioni a bassa temperatura. Perdono la loro capacit\u00e0 al diminuire della temperatura e non possono essere usate in condizioni di freddo estremo.<\/p>\n\n\n\n

Per un autobus o un tram alimentato elettricamente, la capacit\u00e0 della batteria determina l’autonomia di funzionamento. Questa autonomia pu\u00f2 essere estesa da concetti di frenata rigenerativa, raccogliendo energia dai motori di trazione quando il veicolo sta decelerando. Una notevole quantit\u00e0 di energia viene generata, anche se per un periodo relativamente breve. Per trarre pieno vantaggio da questo metodo di generazione di energia \u00e8 necessario un metodo per immagazzinarla rapidamente.<\/p>\n\n\n\n

La figura 1 evidenzia le prestazioni delle caratteristiche delle batterie al piombo e agli ioni di litio rispetto a un ultracapacitore.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 1 – Il confronto tra due tecnologie popolari di batterie per il trasporto e un ultracapacitore (fonte Supreme Power Solutions)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Le recenti innovazioni nella tecnologia dei condensatori hanno portato alla progettazione di condensatori relativamente compatti con alti valori di capacit\u00e0, chiamati supercondensatori e ultracondensatori. Questi condensatori offrono caratteristiche eccezionali di energia-peso – vedi Figura 1 – e stanno diventando un’opzione emergente per le applicazioni di stoccaggio dell’energia nei trasporti. Con le loro caratteristiche di alta densit\u00e0 di potenza, carica rapida e alta corrente di scarica, gli ultracondensatori soddisfano la domanda per l’avvio del motore, una capacit\u00e0 di carico di picco e lo stoccaggio di energia rigenerativa.<\/p>\n\n\n\n

Gli ultracapacitori e la loro idoneit\u00e0 per i sistemi di trasporto<\/strong><\/p>\n\n\n\n

I supercondensatori e gli ultracondensatori sono condensatori ad alta capacit\u00e0 con valori di capacit\u00e0 di decine e centinaia di Farad. Una gamma di capacit\u00e0 degli ultracondensatori si estende tipicamente fino a migliaia di Farad. Si comportano come qualsiasi condensatore elettrolitico ordinario, come la capacit\u00e0 di caricare e scaricare rapidamente. Tuttavia, la loro bassa resistenza interna e la capacit\u00e0 di immagazzinare energia li rendono pi\u00f9 simili a una batteria ricaricabile. Per questo motivo, gli ultracapacitori stanno diventando rapidamente un mezzo di immagazzinamento di energia praticabile, potenzialmente in grado di sostituire le batterie convenzionali in alcuni casi d’uso.<\/p>\n\n\n\n

Gli ultracondensatori del fornitore specializzato Supreme Power Solutions (SPSCAP) utilizzano un rivestimento in carbonio attivo e un elettrolita organico. <\/p>\n\n\n\n

Questo approccio produce un condensatore con alta capacit\u00e0, bassa resistenza interna, basse perdite e caratteristiche di alta affidabilit\u00e0. L’alta superficie di un elettrodo di carbone attivo poroso e la separazione della carica da un sottile strato di elettrolita creano un condensatore elettrico a doppio strato.<\/p>\n\n\n\n

I casi di utilizzo degli ultracapacitori nel settore dei trasporti includono: <\/p>\n\n\n\n