Supercapacitors - theory

W zagadnieniach dotyczących przechowywania energii dwa główne parametry mają fundamentalne znaczenie: gęstość energii i gęstość mocy. Pierwszy parametr definiuje ilość energii, jaka może być przechowywana w danej objętości. Gęstość mocy natomiast definiuje sposób w jaki ta energia może być zmagazynowana w urządzeniu. Im większa jest jej wartość, tym krótszy jest czas ładowania i rozładowania. Idealne urządzenie do przechowywania energii powinno więc oferować wysoką gęstość energii i wysoką gęstość mocy. Niestety taki kompromis jest trudny do osiągnięcia.
Superkondensatory firmy LSMtron oferują dziś rozwiązanie tego problemu. Są kompromisem pomiędzy bateriami i konwencjonalnymi kondensatorami. Pozwalają na zastosowanie nowych rozwiązań w dziedzinie przechowywania energii, nawet biorąc pod uwagę to, że gęstość energii jest wciąż niższa niż w konwencjonalnych bateriach.

Niedogodnością tej technologii może być niskie napięcie pracy pojedynczego elementu. Waha się ono w granicy 2,5 – 2,8V w zależności od wypełniającego elektrolitu. W celu uzyskania wyższego napięcia superkondensatory łączy się szeregowo w moduły (o napięciu nawet 750V). W pojazdach trakcyjnych na przykład, służą do zredukowania strat energii poprzez jej odzyskiwanie i magazynowanie podczas hamowania. Następnie jest ona wykorzystywana podczas ruszania lub gwałtownych przyspieszeń.
Ważną właściwością superkondensatorów jest żywotność. Producenci podają ją w latach (ok. 10 lat) lub w ilości cykli ładowania-rozładowania (1 milion). Jak łatwo zauważyć jest to trwałość co najmniej zadowalająca, która w porównaniu z tradycyjnymi bateriami robi duże wrażenie.

Właściwości superkondensatorów można przedstawić jako zalety i wady.

Zalety:
- zdolność do gromadzenia dużych wartości energii,
- krótki czas ładowania – rozładowania,
- trwałość nawet 1 000 000 cykli lub 20 lat,
- szeroki zakres temperatur -40°C do 65°C
- brak składników szkodliwych dla środowiska (ołowiu, kadmu, itp.),
- małe wymiary i objętości w stosunku do gromadzonej energii,

Wady:
- małe napięcie jednego elementu,
- wysoka cena w stosunku do konwencjonalnych baterii.

Aplikacje:
- pojazdy elektryczne (tramwaje, trolejbusy, samochody hybrydowe, wózki elektryczne itp.);
- pamięć rezerwowa (UPSy, urządzenia elektroniczne, telekomunikacja, przemysł wojskowy);
- systemy kondycjonowania mocy (DVR);
- urządzenie przenośne (laptopy, telefony komórkowe)
- odnawialne źródła energii (turbiny wiatrowe, ogniwa fotowoltaiczne)