Når vi tradisjonelt tenker på lagring av energi så tenker vi automatisk på batterier. På grunn av deres kjemiske kjennetegn bruker batterier tid på å lade seg opp, og dette gjelder særlig batterier av typen litium polymer. Derfor er litium-ion-batterier bedre egnet for EV-markedet, med sin høye effekt-tetthet og ingen minne-effekt, som gjør batteriene vanskeligere å lade over tid. Men på tross av disse egenskapene så er det ikke alltid at batterier er egnet for enkelte typer kjøretøy, som for eksempel hybrid-kjøretøy. Det er her kondensatorer kan tas i bruk med stort hell. Som vi allerede vet fra bruken av kondensatorer i elektriske kretser så kan de opplades og utlades raskt etter hva som kreves. Dette er grunnen til at de egner seg så godt til hybrid-kjøretøy som krever store mengder energi på kortest mulig tid, og hvorfor dette behovet vanligvis dekkes av superkondensatorer.
Hva er superkondensatorer?
Superkondensatorer (eller ultrakondensatorer) skiller seg i hovedsak fra tradisjonelle kondensatorer på to måter: de har større areal på platene og mindre avstand mellom disse platene fordi separatoren oppfører seg litt annerledes fra en standard dielektrisk.
I en vanlig kondensator er det to plater som er belagt med et porøst metall-materiale for å gi et større areal for lagring av ladning, disse er separert med en tykk plasfilm eller et keramisk dielektrikum. Når kondensatoren blir ladet opp blir det skapt et elektrisk felt mellom den positive ladingen på den ene platen og den negative på den andre. Dette polariserer så dielektrikumet og justerer molekylene i motsatt retning av dette feltet, noe som minsker dens styrke og gjør det mulig for platene å lagre enda mer energi.
I en superkondensator er det ikke noe tradisjonelt dielektrikum. I stedet er det to plater dynket i en eletrolytt og separert med en mye tynnere spole (vanligvis av papir eller plastikk).Når platene i en superkondensator blir ladet opp vil motsatte ladninger skapes på begge sider av spolen. Dette har blitt kalt “elektrisk dobbeltlag”, og dette er grunnen til at du noen ganger kan se superkondensatorer bli kalt dobbeltlagskondensatorer. Kombinasjonen av følgende egenskaper gjør det mulig for superkondensatorer å oppnå mye høyere kapasitansnivåer:
- Plater med større og mer effektive overflater
- Mindre avstand mellom platene
Batteri vs superkondensator
Superkondensatorer har også egenskaper de deler med både batterier og tradisjonelle kondensatorer. Hovedforskjellen mellom disse to er at batterier har høyere tetthet (lagre mer energi per masse) mens kondensatorer har høyere effekt-tetthet (gi fra seg og lagre energi raskere).
Superkondensatorer har de høyeste kapasitansverdiene per volum som er tilgjengelig og den høyeste energitettheten av alle kondensatortyper. Effekt-tettheten til en superkondensator er generelt 10 ganger større enn hos et konvensjonelt batteri, noe som gjør dem i stand til mye raskere oppladings/utladings-sykluser, forenklede ladekretser, betydelig lengre levetid, større temperaturområde og høyere utladingstopper for laster som krever høy effekt i korte perioder.
Denne teknologien nærmer seg stadig mer egenskapene til et tradisjonelt oppladbart batteri og er i ferd med å bli en hybrid mellom en standard kondensator og et batteri. De er også godt egnet til å brukes i parallell-kobling med batterier for å få det beste fra begge verdener.
Om du behøver å lagre en rimelig mengde energi i et relativt kort tidsrom (fra noen få sekunder til noen minutter), eller har for store mengder energi til å lagre det i en kondensator og for liten tid til å lade opp et batteri, da er kanskje en superkondensator akkurat hva du trenger.
Nåværende bruk og fremtiden
Superkondensatorer blir stadig mer vanlige i kommersielle produkter ettersom prisen har begynt å komme ned på nivå med batterier. De sørger for alt fra back-up-strøm i mobiltelefoner til forlengelse av batteritiden i utstyr som noen ganger krever rask levering av strøm, som for eksempel zoomen til et digitalkamera.
De er også i ferd med å bli vanlige i mer krevende bruksområder for strøm- og effektbehov, som for eksempel:
- Minnebackup i elektronisk utstyr for å håndtere bortfall av strømforsyning
- I elektriske kjøretøy som ofte behøver høye strømmer i korte støt
- Tilbakeføring av bremseenergi i for eksempel busser og tog
- Bidra til å jevne ut varierende strømforsyning ved energihøsting i vindkraft- og solcelleanlegg
Men bruken kan gå langt ut over dette og de blir i økende grad sett på som en fullverdig erstatning for batterier og som en del av det grønne skiftet i energihøsting og elektriske kjøretøy.
SPSCAP er i forkant av denne teknologien med sin modulserie med kondensatorer. Denne teknologien er allerede i bruk i stort omfang i hybridbusser, plug-in-hybridbusser, brenselcelle-busser, skolebusser og andre kommersielle kjøretøy. Ultrakondensatormodulene kan brukes til effektiv, svært pålitelig og smart energilagring for start, akselerasjon og tilbakeføring av bremseenergi. Dette prinsippet blir nå også prøvd ut i trikker og tog for å få ytterligere fart på denne overgangen.
Videre, ettersom bruken av IoT fortsetter å vokse, vil tilkoblet utstyr sannsynligvis være avhengig av en eller annen form for energihøsting for å sørge for kontinuerlig drift og strømtilførsel. Det er sannsynlig at superkondensatorer med sine små fysiske mål og store lagringskapsiteter, vil være en integrert del av dette. Utvikllingen av en “fleksibel” superkondensator (uten tap av egenskaper) foregår også, med en uendelig mengde bruksområder. Dette er noe som kan være avgjørende for fremtiden, ikke bare for IoT, men også for kroppsnær teknologi, bærbare forbrukerartikler og utstyr og systemer for medisinsk sporing.
Utvalgte produkter
Eaton hybrid-superkondensatorer
En ny generasjon med komponenter for energilagring som kombinerer fordelene til Li-ion-batterier med lang levetid og påliteligheten til symetriske superkondensatorer.
Vishay 196 HVC-serien med lagringskondensatorer
Denne serien er laget for å gi utviklere en løsning på energilagring som overvinner begrensningene til oppladbare batterier og superkondensatorer.
KEMET FT-serien med superkondensatorer
Disse egner seg best til integrerte mikroprosessorsystemer med flashminne.
SPSCAP modulære superkondensatorer
Kondensatorer i forkant av den grønne revolusjonen med overlegen kraft og over 1 000 000 driftssykluser.
