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Supercondensatori: di cosa di tratta?


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5 risposte a questa discussione

#1
rangio

rangio

    Ecocompatibile

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Ho letto da qualche parte di questi fantomatici ultracapacitors prodotti dall'azienda californiana Maxwell.
Questi sono i dati di un loro prodotto.
Io non ne capisco assolutamente nulla di voltaggi e ampere ma profanamente, con questi numeri pensate che possa essere una tecnologia idonea per i prossimi veicoli elettrici?
http://www.maxwell.c...3_1014696.1.pdf

#2
Toninon

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Non sono ferratissimo sull'argomento, in linea di principo credo siano semplicemente dei grossi condensatori, cioe' condensatori con grossa capacita', nel senso elettrico dell'unita' di misura, cioe' molti Farad.
Vengono utilizzati come depositi di energia a breve termine sui veicoli elettrici, d esempio per assorbire l'energia prodotta da una frenata.

Credo che il loro vantaggio sia una grossa potenza, cioe' la capacita' di assorbire e cedere grandi quantita' di energia in poco tempo, quindi un rapporto W/kg alto. Inoltre possono sopportare moltissimi cicli di carica/scarica a differenza delle batterie.
Hanno pero' poca capacita' energetica, cioe' l'energia totale immagazzinabile e' scarsa, molto inferiore a quella delle moderne batterie, quindi il rapporto Wh/kg e' basso.

Ecco i dati approssimativi di una batteria agli ioni di litio:
Energia/Peso => 160 Wh/kg
Potenza/Peso => 1800 W/kg
Cicli di scarica/carica => 1000

Ecco i dati di un supercapacitore dalla Batscap:
Rated Capacitance (25░C, 100A) 2600 F (cioe' Farad)
Specific Energy => 5.3 Wh/kg
Specific Power => 18 KW/kg
I cicli di scarica/carica non li ho trovati ma dal tuo link leggo 1000000, quindi immagino siamo da quelle parti.

Sono dunque adatti ad integrare l'utilizzo delle batterie principali di una vettura elettrica, ma assolutamente incapaci di sostituirle, 5.3 Wh/kg contro 160 Wh/kg.

I francesi sono abbastanza avanti in questo, ecco un sito alla BatSCap francese, legata alla societa' Bollore' che produce auto elettriche.

ciao

#3
Cicciodonny

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    Il lavoro (quello vecchio) non rientra nella lista, prima del milionesimo posto....
TUTTO quello scritto da Toninon Ŕ perfetto
TRANNE questa frase....

CITAZIONE(Toninon)
Sono dunque adatti ad integrare l'utilizzo delle batterie principali di una vettura elettrica, ma assolutamente incapaci di sostituirle, 5.3 Wh/kg contro 1800 W/kg.


EHM, non confondiamo l'energia con la Potenza,
d'accordo che la prima Ŕ la seconda per l'unitÓ di tempo, ma sono un pelo diverse....
La Potenza poi Ŕ COME quella meccanica, quindi........

QUOTESCION a parte puntualizzescion

Chi vol fer i comed so' al vaga a Zent (Cardinal Prospero Lambertini poi Benedetto XIV)
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#4
Toninon

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CITAZIONE(Cicciodonny @ Feb 5 2009, 12:57 PM) <{POST_SNAPBACK}>
EHM, non confondiamo l'energia con la Potenza,
d'accordo che la prima Ŕ la seconda per l'unitÓ di tempo, ma sono un pelo diverse....
La Potenza poi Ŕ COME quella meccanica, quindi........

QUOTESCION a parte puntualizzescion

Ti ringrazio per la correzione, ho proprio sbagliato il copia e incolla, la frase corretta e':

Sono dunque adatti ad integrare l'utilizzo delle batterie principali di una vettura elettrica, ma assolutamente incapaci di sostituirle, 5.3 Wh/kg contro 160 Wh/kg.

Ho corretto anche il messaggio originale.

Il succo del discorso e' che i supercapacitori possono assorbire/restituire grandi potenze ma non grandi energie. Sono cioe' adatti come supporti temporanei di basse quantita' di energia sviluppate in tempi brevi.

L'esempio tipico e' quello di una frenata seguita da un'acccelerata. In questo caso in fase di frenata la componente di energia che si riesce a recuperare tramite un generatore/freno puo' essere utilmente parcheggiata su un gruppo di supercapacitori.
L'energie puo' essere reimpiegata quasi immediatamente nella successiva accelerazione.
In questo modo le batterie non vengono stressate dal grosso flusso di energia, che i supercapacitori possono gestire senza problemi.

Immagino si possano concepire anche scaricamenti morbidi dell'energia caricata sui supercapacitori verso le batterie, ad esempio quando si frena per fermarsi, ed in teoria anche in senso inverso, caricando i supercapacitori per preparare una potente accelerata.

Ad esempio una macchina di 1200 kg che procede a 30 m/s (108 km/h) e frena fino a 10 m/s (36 km/h) in 10 secondi, assumendo che la frenata sia omogenea (decelerazione uniforme).

M=1200 kg
v1=30 m/s
v2=10 m/s
dt=10 s

Energia cinetica iniziale = 1/2 M v1^2 = 540 kJ
Energia cinetica finale = 1/2 M v2^2 = 60 kJ

Assumendo di recuperare il 40 % dell'energia di frenata (numero del tutto arbitrario), l'energia da parcheggiare (Trascurando le perdite per la ricarica) sarebbe di:
dE = (540-60) * 0.40 = 192 kJ

1 Wh = 1 W * 3600 secondi = 3.6 kJ
dE = 192 kJ = 53.33 Wh

La potenza da assorbire sarebbe di 192 kJ / 10 s = 19.2 kW

Dunque in questo caso 10 kg dei supercapacitori della Batscap riescono ad assorbire tutta l'energia, ma ne sarebbe bastato solo 1.06 kg per assorbire il flusso di potenza, pero' solo per un secondo, dopo di che i supercapacitori sarebbero stati pieni.

Viceversa volendo indirizzare tutta l'energia verso batterie agli ioni di litio ne sarebbero bastati 0.3 kg per assorbire tutta l'energia, ma ben 10.67 kg per assorbire il flusso di potenza.

In realta' la situazione potrebbe anche essere mista, ad esempio con i supercapacitori che assorbono l'energia ed immediatamente cominciano a cederla 'lentamente' alle batterie,etc...

Naturalmente su un'auto elettrica si suppone ci siano ben piu' di 10 kg di batterie, per cui anche senza supercapacitori si riesce a gestire la situazione.
Nondimeno si suppone che l'utilizzo dei supercapacitori eviti di stressare le preziose (e costose) batterie al litio. Quindi con pochi kg di supercapacitori si riuscirebbe a migliorare la gestione elettrica del sistema ed a prolungare la vita delle batterie in modo relativamente semplice.

ciao

#5
mauro_as

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CITAZIONE(Toninon @ Feb 5 2009, 03:58 PM) <{POST_SNAPBACK}>
ácaricando i supercapacitori per preparare una potente accelerata.

...Ŕ quello che succede per i flash fotografici; le batterie caricano un condensatore che poi scarica tutta la sua potenza sulla lampada del flash!

#6
Cicciodonny

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    Il lavoro (quello vecchio) non rientra nella lista, prima del milionesimo posto....
QUOTONE per Toninon.....

Anche se io vedo questi Supercondensatori, soprattutto per assorbire i picchi di Potenza quando si frena, e POI rilasciarli sulle batterie o sul motore elettrico......

Le batterie comunque, almeno quelle al Litio oppure le NiMH, non DOVREBBERO avere grandi problemi sui picchi, questa Ŕ una cosa QUASI esclusiva delle batterie al Piombo o al Piombo GEL, che MAL sopportano CARICHE e SCRICHE POTENTI e BREVISSIME......

PArerescion

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