Discussione: ultra condensatori

allora un saluto a tutti

ho scoperto che la honda fcx ( la macchina venduta in california che va a idrogeno ) non usa per accumulare l'energia le solite batterie ma degli ultra condensatori !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

ora mi chiedo quali sono i vantaggi e gli svantaggi nell'uso di questi ultra capacitatori , girando su internet e vedendo delle tabelle comparative pare che non ce ne siano !!!!!!!!!!

vi posto dei link : http://world.honda.com/FuelCell/FCX/ultracapacitor/

http://www.staev.com.sg/ultra-capacitors.asp

a voi un giudizio !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

manueln3,
puoi trovare altre info cercando sul web "supercapacitors" o "supercondensatori"

Ciao
Mario

La formula che indica il quantitativo di energia stivato in un condensatore è circa 0.5xCxVxV, dove C è la capacita (Farad) e V la tensione (Volt), ovvero l'energia è proporzionale alla capacita e al quadrato della tensione
Da una parte si evince che, a differenza di una comune batteria...eccenzion fatta x quelle a liquido (es Pb) con misurazione della densita dell'elettrolita (densimetro), è molto facile conoscere con elevata precisione l'energia disponibile.
Dall'altra si capisce anche che la tensione, a differenza della maggior parte delle batterie, non è costante ma altamente variabile (considerando anche che i volt sono al quadrato!!)

Occorre quindi un convertitore di tensione (con un suo rendimento difficilmente superiore a 80-90%) da interpotte tra batteria a condensatori e utilizzatore. Inoltre i supercond. sono generalmente a bassa tensione (tipo 2,5-2,7V...) e quindi la neccessita di formare delle ...batterie....di elementi in serie rende poi necessari dei circuiti di supervisione-controllo--protezione-equalizzazione sui singoli elementi....

Se si prova a calcolare il volume poi....

Vero che l'energia "storabile" è vicino al 100%...ma lasciatemi fare un paragone: Le pile al Litio della Thunder-Sky sfiorano il 90% del rendimento.....se prendo un banco di supercap. e li gestico con un convertitore che rende il 90...sono gia equivalenti...ma non nel costo e nelle dimensioni.

c'è una tabella(sito postato qui in fondo ) comparativa dove spiega la differenza tra un condensatore normale , un supercondensatore e una batteria al piombo :

e da questo sito sembra che sia comunque piu vantaggioso un supercapacitatore ( sono ignorante in materie elettroniche )
, in particolare nella quantità di watt accumulata in funzione del peso , quindi non so se sbaglio ( correggetemi ) a parita di energia accumulata dovrebbe occupare uno spazio inferirore !!!( giusto )

se cosi fosse c'è anche da considerare il fatto che si ricaricano con estrema velocità ( pochi secondi invece di ore ) e hanno una vita che supera le 50000 ricariche senza perdere la loro capacità di accumulare ( alla fine si perde solo il 3%).

e per il costo quello non si può fare niente , ma dato che durano una vita sarebbe ammortizzato negli anni o no?

vi posto anche il link con la tabella comparativa !

http://www.staev.com.sg/ultra-capacitors.asp

tipo un capacitatore come questo potrebbe andare ?

Attached Image

Io il paragone lo avevo fatto con le Litio, non con le batterie al piombo....
comunque....
...facciamo due calcoli con il condensatore 5000 F / 2.7 V, dimensioni 165x72x60...
Facciamo un paragone con un piombo AGB 12V 42Ah 165x175x197..peso 15 Kg circa

....volendo essere bravi diciamo che la batteria scaricata in 1 ora ci da solo 21-22Ah...facciamo 20...allora 12V x 20A = 240W/h (l'abbiamo scaricata in un'ora!)

...nello stesso spazio ci stanno 9 condensatori coricati (in profondita abbiamo sempre 165...3 x 60 in altezza fa 180...un po piu dei 175.....e 72x3 in larghezza circa 215...un po piu dei 197)
Supponiamo di caricare a stecca ogni condensatore, cioe a 2,7V (ma il nominale è 2,3!!!!!)
abbiamo una energia di...dunque 2,7 al quadrato fa ...7,29....moltiplicato 5000 F fa 36450...diviso 2 fa 18225 ...ohhhhh proprio coincidente con il dato del catalogo...non lo avevo visto prima. Bene. Nove condensatori fa 164125 J...che diviso 3600 (i secondi in un'ora) fa 45,5625 W/h.....ohhhhhh è uguale a nove condensatori da 5,06W del catalogo. Bene
Quindi 5 volte meno rispetto la batteria al piombo....e 10 volte meno rispetto al litio aggiungo io (4x 3,6V 50Ah Thunder-Sky) [NB occuperebbero anche meno spazio]

Vediamo il peso 870grammi x 9 condensatori fa 7,83 Kg (a cui aggiungere le connessioni tra uno e l'altro...) cioè meta peso....ma per avere la stessa energia bisogna moltiplicare x 5...quindi usando i supercap si ha 5 volte il volume e 2,5 volte il peso!!!!
Vediamo con il litio 1,6-1,8 Kg x 4 fa....7,2 (a cui aggiungere le connessioni tra uno e l'altra... ma sono solo 4 elementi) che è gia INFERIORE ai supercap. Volendo fare una comparazione in energia ....bisogna moltiplicare il peso PER 10!!!!! Cioe 78 Kg di condensatori (90 elementi)!!!!!! (e le dimensioni x 15 almeno).
Prezzo 4 litio ...diciamo 500 Euro ...se riuscite a trovare i supercap a meno di 5,6 Euro l'uno risparmiate, altrimenti si perde anche qua

Energia persa quadagnate circa niente (litio 90%, supercap 97...senza contare il rendimento del convertitore)
Tempo di ricarica...qua si che c'e un quadagno..con la litio difficilmente si scende sotto il paio d'ora (si puo arrivare a meno di 1 h, ma si perde in rendimento/durata)
.....
.....

Edited by gattmes - 4/7/2005, 16:43

Da Quattroruote

Supercondensatori
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Immagazzinatori e dispensatori di energia elettrica che Honda, tra gli altri, ha presentato sul prototipo JVX. Sono in grado di caricarsi e scaricarsi molto velocemente (decimi di secondo) e quindi di fornire picchi di energia necessari per la partenza oppure per regolarizzare le vibrazioni del motore qualora applicati ad un alternomotore*. Costano poco di materiale (sono elettrodi in polvere di carbone annegati in soluzione elettrolitica con unseparatore tra un elettrodo e l’altro) e hanno un rendimento (energia fornita/energia assorbita) dell’80%, contro il 40% delle migliori batterie di potenza. La tensione massima di un supercondensatore è attualmente di 2,8 V per cui ce ne vogliono 36 in serie per raggiungere 100 V di tensione. La densità di potenza è di 10 volte superiore a quella delle batterie “normali”al piombo; tuttavia la loro energia specifica* è 10 volte inferiore. Sono utilizzati per i picchi di fornitura elettrica come motorini di avviamento, gonfiamento di air bag, preriscaldamento del catalizzatore, regolatori istantanei in genere (sospensioni intelligenti). Possono essere sottoposti a cicli ripetuti di carica e scarica senza risentirne.


Gattmes, tutto giusto, solo una cosa da precisare: I supercondensatori, almeno nell'uso Honda, servono per recuperare energia in fase di frenata, e fornire picchi elevati di corrente in fase di accelerazione, non credo siano a sostituzione delle batterie.

Giuseppe

grazie a gattmes per la perfetta spiegazione !!!!!!!!!
ora credo di aver capito !!!!!!

della serie non confondiamo lucciole per lanterne !!!!!!!!!!!!!

se riuscissero un giorno a produrre dei superultraipercondensatori andremmo tutti con veicoli elettrici !!!!!!!!!

Forse, usando materie plastiche conduttive,al posto dei surrogati porosi di alluminio,si potrebbero produrre condensatori 10 volte piu' leggeri.Con tensioni di lavoro enormemente superiori.Non chiedetemi come,sono troppo impegnato mentalmente a riparare le resistenze di un forno di cottura del solito amico rompiscatole ***** *****

Oggettovolante la conducibilità degli elementi metallici di cui parli non hanno sicuramente questa grande conducibilità... per questo si tende ad usare fogli porosi d'alluminio...

Caro manueln3,

CITAZIONE

se riuscissero un giorno a produrre dei superultraipercondensatori

e' il solito gatto che si morde la coda.
Appena i supercondensatori verranno impiegati in quantita' nell'automotive il prezzo scendera' di molto.
Non appena il prezzo scendera' di molto verranno impiegati anche nell'automotive.



Sul raggiungimento di tensioni superiori ai pochi volt temo che non ci siano speranze a breve.
Non conosco l'esistenza di un ricercatore che abbia realizzato in laboratorio un supercondensatore singolo a tensione piu' alta.
Si puo' fare la serie di molti supercondensatori, la capacita' diminuisce ed il problema dell'equalizzazione delle tensioni non e' semplice da risolvere, almeno durante il transitorio di carica.

Ciao
Mario

Ciao, Max. C'è da tener presente...che i materiali isolanti in realtà non esistono La plastica,la gomma naurale,il vetro etc. etc. ,sottoposti a tensioni elevate ,hanno la tendenza a condurre quasi quanto i metalli. Gli elettroni vengono infatti "strappati" via con forza. Certo,se si tenta di far condurre una bottiglia con una stilo da 1.5 Volt, gli elettroni strappati via saranno solo una manciata,non misurabili con un tester digitale.Ma dal punto di vista microscopico,saranno ben visibili. E poichè la caratteristica di un condensatore,come sai sicuramente,non è tanto di condurre quanto di far "saltare le cariche che si accumulano" attraverso lo spazio fisico,ho ipotizzato solo che si poteva sfruttare un materiale "quasi capacitivo-conduttivo" come quello presente nelle tastiere di telcomandi ,cellulari e affini.Con gran risparmio di peso,visto che l'alluminio ha un peso di quasi 3 Kg a decimetro cubo.Sicuramente occorrerà studiare accuratamente le forze elettrostatiche e il comportamento delle molecole della plastica,non lo nego.Ma sai......fino a pochi decenni fa si diceva che nessuno avrebbe mai potuto realizzare un video telefono portatile,oggi invece te (ce) li tirano in faccia con pochi euro. Io aspetto,tanto,caro Max,càpita che da una congettura pazzoide nasca alla fine un componente elettronico nuovo e piu' performante. P.S. In molti libri di elettrotecnica,si sosteneva che avere un condensatore da un Farad fosse impossibile,avrebbe dovuto possedere dimensioni del nostro pianeta.Ti mando i miei saluti,lieto di aver conosciuto anche te in questa baraonda di simpatici pensatori.

e codesto ultracapacitatore !!!???!!!!!
dovrebbe essere interessante !!!!!!

http://www.maxwell.com/ultracapacitors/pro...MOD2600-48.html

che ne dite????????

ciao oggetto, si sono consapevole del fatto che gli elettroni rimangano negli orbitali più interni quando si parla di materiali più isolanti, comunque si sul resto ti do perfettamente ragione!

Edited by Max Power - 12/1/2006, 19:20

Sparerò sicuramente una cavolata, ma si potrebbero usare normali condensatori tipo quelli grossi delle lavatrici o di altri elettrodomestici? Nelle discariche sicuramente si possono trovare molto facilmente. Se si, come andrebbero configurati tenendo conto che lo spazio non è almeno per me un limite?

Qualsiasi condensatore è .... un condensatore!!!
Pertanto la risposta alla tua domanda è SI!
Però quello che varia tra un tipo e l'altro sono le caratteristiche...
Devi, ripeto DEVI, farti due calcoli..sulla falsariga di quelli citati nel mio precedente post,
tenendo conto che l'energia è unmezzo*c*vquadro, dove v è in Volt e purtroppo c è in Farad (1 microfarad = 0,000001 F........)...quindi sicuramente puoi rimpiazzare la batteria dell'auto con i condensatori da lavatrice....monti il gancio traino e ti trascini un rulotte piena di condensatori e elettronica per gestirli.
Ripeto applica le formulette matematiche basiche per diviso moltiplicato....ecc.

Ok a questo punto è fattibile anche se mi ci vuole un camion di condensatori. Ma come vanno collegati e che circuiti di controllo richiedono per stabilizzare la tensione in uscita da dare in pasto ad un inverter?. Salvo che tale applicazione sia nella portata dei condensatori.
Altra domandina questa volta sulla costruzione di inverter con condensatori.
Da qualche parte ho letto che con semplici circuiti composti da diodi e condensatori è possibile elevare tensioni a livelli quasi prestabiliti soltanto che per le leggi dell'elettronica più volt meno ampere e negli scambi si perde qualcosa sempre. Questo sistema funziona sempre e solo con corrente alternata e in uscita si ha corrente continua. C'è un modo semplice per rendere alternata una corrente continua che è già ad un buon livello di volt e amper? Naturalmente il risultato finale dovrebbe essere 220v 50hz 16A ma mi accontento di realizzare anche mezzo ampere giusto per il gusto di avercela fatta. L'efficienza di conversione sembrerebbe intorno al 90 % (potrei sbagliarmi visto che ho fatto i calcoli a vista)

Per dare una idea più logica avrei in mente di utilizzare un alternatore o un motore elettrico per generare il segnale alternato e livellare l'uscita con i condesatori in modo da ottenere in uscita i 220v DC poi convertire il tutto in AC 50hz. La potenza in uscita dipende in pratica dagli ampere in entrata e dai volt.

mhhh mi sa che devo consigliarti di farti un po di "background" in alternata prima di cimentarti con la cosa.
Dire tensione (o corrente...) 220Vac (che poi ora è 230...) 50Hz non dice molto! Che forma d'onda???????????

...a titolo di esempio se per il "220V" intendiamo il valore "efficace" (in pratica quello che ha gli stessi effetti termici...qualcuno potrebbe dire la formula matematica di derivazione...ma con la prima si capisce meglio direi) succede che (mi riferisco con valor medio =0 e semionda positiva=negativa..ecc.):
-se la forma d'onda è sinusoidale il valore di picco è in realtà di ben circa 310V (efficace x radice di 2)
-se la forma d'onda è triangolare il picco è circa 380V (efficace x radice di 3)
-se la forma è quadra il picco è...sempre 220V

..al di la della costruzione della forma d'onda (quadra sinu...) bisogna sapere fino a che valore arrivare.

Poi c'è da dire che alcuni oggetti hanno bisogno di particolari forme d'onda. Così un motore progettato per sinu, potrebbe non funzionare con una quadra, sebbene ha probabilità di funzionare con una "sinusoidale modificata", che è una quadra con intervallati dei periodi di "0" Volt tra la fase positiva e la negativa....

2 cenni sui moltiplicatori di tensione (diodi condensatori). In pratica durante una semionda/fase un condensatore è caricato al valore di tensione di ingresso, poi nella fase opposta è posto in serie a quest'ultima e quindi la tensione è radoppiata. In pratica riproducendo la cella "n" volte , si riesce ad elevare circa "n" volte la tensione.
In pratica i diodi vengono sfruttati come interruttori automatici (di solito sono 2 uno si apre e l'altro chiude) per fare questa manovra. È un circuito di solito utilizzato per ottenere elevate tensioni CONTINUE (tipo 40Kv a partire da 15Kv...) in genere utilizzati in elementi termoionici (per esempio le vecchie valvole, più dettagliatamente cinescopi dei "vecchi" TV , visori infrarosso, fotomolticatori d'immagine [visori notturni])...dove le tensioni sono alte ...ma le potenze, per non parlare delle correnti "ridicole" ("micro" ampere)...

Si in pratica equivale a dire che non si può fare! Ma come li usiamo questi condensatori?

Sapete che li usa anche il nuovo camion dell'esercito americano?

http://www.popularmechanics.com/blog/science/2674491.html

La differenza tra il cosidetto condensatore dell'elettronica e la batteria dell'auto sta nel fatto che quest'ultima è un condensatore molto più grande.

Cioè tutti e 2 sono condensatori, ma la capacità è enormemente diversa.


Questo NON significa che la batteria sia il re dei condensatori.


Esiste un'altro condensatore di capacità ancora più grande.

Il condensatore di cui parlo è la famosa vasca elettrolitica.
http://elettricita.ch/new/energia_ambiente/H2.pdf


Ecco!
Io non capisco perchè i costruttori di automobili mettono le batterie, potrebbero mettere le celle elettrolitiche.
Le celle elettrolitiche hanno più capacità rispetto alla normale batteria, quindi a parità di capacità ingombrano meno e pesano meno.
Pesando meno la macchina ha più ripresa.
Inoltre c'è da aggiungere che nelle batterie c'è il piombo che poi si ossida e l'ossido di piombo è veleno.
Forse anche nelle celle elettrolitiche si usa il piomo, questo non lo so.

Edited by gencodicephp - 13/7/2006, 08:18

non facciamo confusione cella elettrolitica e batterie accummulano l'energia sotto forma di energia chimica quindi non sono condensatori

i condensatori accumulano energia sotto forma di elettricita' statica!!