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Visualizza la versione completa : migliorare il Vetrix con i supercondensatori



HAMMURABY
02-04-2012, 04:57
Un saluto a tutti gli appassionati di EV

Volevo vedere quanto sia compresa la tecnologia dei supercondensatori da chi possiede gia un mezzo elettrico, e specialmente se sia evidente anche al pubblico quanto potrebbe CAMBIARE in meglio l'affidabilita' e le prestazioni di un mezzo elettrico se si accompagnasse al pacco batteria anche un pacco di SUPERCONDENSATORI.

Questi permetterebbero un miglioramento di base su tre specifiche:
*Accensione a freddo in inverno, dove e' la normale applicazione dei supercondensatori
*Molta piu efficienza nel recupeo energetico in frenata e dunque + resa chilometrica specialmente in circuito urbano
*Aumento della durata delle batterie, perche gestirebbe i picchi di potenza generati in frenata o richiesti in accelerazione.
evitando i fattori di stress alla batteria, aumentandone la vita.
http://www.saftbatteries.com/doc/Documents/rail/Cube786/SNC_en_low_0212_protected.50369917-1fbc-443f-94f9-13dfe0fa3663.pdf

un esempio di come dovrebbe essere lo schema per poter affiancare i SUPERCAP
http://www.risorsehitech.it/elettronica/proj/esu/
ma lo stesso progetto lo si trova anche in forma adatta a prenderne un primo contatto
in forma piu schematica, redatta per avere piu divulgazione ...qui:
http://www.slidefinder.net/p/presentation_sc_ultima/32833045

Le specifiche sono per un mezzo dalle dimensioni e peso simile al Vetrix, ma con due RM...
c'e qualcuno?

jumpjack
15-05-2012, 09:03
Magari....
Resto sintonizzato.

tamerlano
15-05-2012, 09:57
in teoria il discorso non fà una piega , ma quanto costano questi supercondensatori ed il relativo circuito di controllo ??
sicuramente il guadagno in prestazioni ed efficienza ci sarà , ma a discapito anche del peso del mezzo .

livingreen
15-05-2012, 10:03
Sarà meglio aspettare che diventino un po' più affidabili, almeno quanto le batterie... per ora, durano meno e si rompono sempre, anche se in teoria dovrebbero essere eterni. In teoria.

Quanto poi al peso in relazione alla potenza immagazzinata, devono lavorarci ancora parecchio.

jumpjack
15-05-2012, 13:03
Chi dice che non sono affidabili?!?

Quanto al rapporto peso/energia (non peso/potenza, la potenza non si può immagazzinare), è vero che è bassissimo, ma non c'e' bisogno che sia alto, l'idea è di far funzionare un supercondensatore per pochi secondi ad ogni partenza.
Invece la potenza erogabile per chilo di peso è notevolissima.

riccardo urciuoli
15-05-2012, 23:29
Ahiaiai Jump, correggi giustamente il peso/energia e poi sbagli anche tu, non conta la potenza erogabile per chilo (cioè la corrente di spunto) ma sempre l'energia.

Insomma, secondo me il rapporto peso/energia conta eccome che sia alto: se ti devi portare dietro chili aggiuntivi (sempre) per migliorare solo pochi decimi di secondo in partenza o frenata dubito si ottenga un miglioramento, il peso in più nei veicoli elettrici aumenta lo spunto richiesto in accelerazione, i consumi ecc.. tutto quello che si vorrebbe ridurre coi supercondensatori

livingreen
16-05-2012, 06:09
Chi dice che non sono affidabili?!?
Come sarebbe, chi lo dice? Lo dicono i clienti, come quelli di Shanghai che hanno acquistato i bus della della Sun-Win SWB6121SC, dopo aver dovuto sostituire 5 su 7 pacchi installati , circa il 70% del totale, perchè danneggiati dalla "sovratemperatura" di 40 gradi, più che normale in qualunque situazione estiva. Hanno dovuto installare sistemi di raffreddamento forzato.

Mi scuso per l'involontario refuso fra potenza ed energia, ma il concetto rimane: gli SC attuali pesano il triplo o il quadruplo a parità di energia. Ovvero, se non si vuole aumentare il peso, bisogna accontentarsi di un autonomia di un terzo rispetto a quella dei sistemi a batterie.
Inoltre, usandoli solo per la partenza "a molla" bisogna avere anche le batterie per vincere le resistenze della marcia normale, aumentando ancora il peso senza ragione. Le attuali batterie sono perfettamente in grado di farcela da sole, almeno sui mezzi in cui usare l'effetto molla non ha senso per via della loro leggerezza e della loro bassissima inerzia, e dove quindi non c'è alcuna difficoltà a gestire picchi di assorbimento (si fa per dire) durante il recupero energetico in frenata. Come il vectrix, ad esempio.

Le prime applicazioni degli SC sono sicuramente sui mezzi pesanti come treni, camion e bus, dove l'aumento di peso è ininfluente e dove si genera una enorme quantità di energia durante il recupero in frenata, generando sicuramente situazioni stressanti per le batterie.

Parlare invece di stress delle batterie su mezzi leggeri non ha senso.

Altra cosa: le case costruttrici consigliano la sostituzione degli "eterni" supercondensatori ogni 4 - 6 anni, anche se per esempio i banchi originali dei bus di Shangai sono ancora tutti operativi a sei anni e qualcosa dalla loro messa in servizio.
Le batterie della prius sono garantite per otto anni, e dalle esperienze dei priussisti si vede che anche a dieci anni di vita la mortalità è bassissima.

E ancora: la caratteristica di carica degli SC non è lineare, e questo significa che non è vero che "si ricarica in pochi secondi", perlomeno non al 100%. Questo significa che il supercondensatore si carica più velocemente quando è al 30% di quando è al 95%.
Per arrivare al 100% ci vogliono quasi dieci minuti, il che vuol dire che per immagazzinare energia in stazioni di ricarica durante il percorso si deve surdimensionare l'SC per fare in modo di rimanere intorno al 50% di capacità e consentire una ricarica decente in mezzo minuto. Surdimensionare significa aumentare il peso, ed avere comunque una bassa autonomia.
Inoltre, nel recupero di frenata la ricarica è ancora più rapida, e quindi cala ancora l'efficienza. Si è ben lontani dal famoso "99% di efficienza" e della "ricarica in pochi secondi".
Il vero vantaggio attuale degli SC è nella ricarica dei bus, dove si passa dalle tre ore necessarie alle batterie li-ion al quarto d'ora degli SC, in mezzi dove aggiungere peso non comporta alcun problema.

Perlomeno, questo è il quadro attuale dove siamo ancora ben lontani dalle prestazioni che si dovrebbero raggiungere; questo è dovuto al fatto che gli Sc attuali sono sostanzialmente dei condensatori elettrolitici di vecchia tecnologia, coi soliti difetti:
-facilità di rottura e perforazione;
-presenza di elettroliti corrosivi;
-possibilità di esplosione;
-invecchiamento precoce;
-scarsa affidabilità;
-basso voltaggio, che limita enormemente le capacità di carica;
-alte perdite, per di più legate esponenzialmente alla temperatura... più fa caldo, più diminuisce la capacità.

Quando saranno in commercio i condensatori ad alta tensione sviluppati con le nuove tecnologie allo studio, si parlerà allora di VERI supercondensatori senza i difetti già noti, con rendimenti superiori al 90%, milioni di cicli di carica, bassa autoscarica, nessun elettrolita (che implicitamente vuol dire anche aumento della capacità), insensibilità alla temperatura, pesi ridotti ed alta capacità.

Ma per adesso, la situazione non è affatto a favore dell'attuale generazione degli SC, che possiamo assimiliare ad una sperimentazione: le batterie sono stravincenti.

Poi, possiamo immaginare che i supercondensatori "teorici" siano già attuali, ma non è vero: ci vogliono ancora anni di lavoro.

jumpjack
16-05-2012, 08:46
Ahiaiai Jump, correggi giustamente il peso/energia e poi sbagli anche tu, non conta la potenza erogabile per chilo (cioè la corrente di spunto) ma sempre l'energia.
Come non conta? I supercondensatori avrebbero lo specifico compito di fornire moltissima potenza per pochi secondi.



Insomma, secondo me il rapporto peso/energia conta eccome che sia alto: se ti devi portare dietro chili aggiuntivi (sempre) per migliorare solo pochi decimi di secondo in partenza o frenata dubito si ottenga un miglioramento, il peso in più nei veicoli elettrici aumenta lo spunto richiesto in accelerazione, i consumi ecc.. tutto quello che si vorrebbe ridurre coi supercondensatori




Mi scuso per l'involontario refuso fra potenza ed energia, ma il concetto rimane: gli SC attuali pesano il triplo o il quadruplo a parità di energia. Ovvero, se non si vuole aumentare il peso, bisogna accontentarsi di un autonomia di un terzo rispetto a quella dei sistemi a batterie.
Ah, ho capito cosa non avete capito del mio discorso :): io non mi riferivo a veicoli che funzionino solo a SC, ma a quelli a batterie ibride: viste le caratteristiche dei SC, non ha nessun senso sostituirli alle batterie, ma solo affiancarli; per esempio, le mie batterie da 24 Ah devono erogare picchi di 25-30 A in partenza (ipotizzo, non l'ho mai misurato), mentre se fosse un SC a sobbarcarseli, forse la batteria potrebbe limitarsi a erogare al max 15 A (il motore è da 60 V / 1500W). il che gli allungherebbe autonomia e vita.
Almeno, così dicono.

livingreen
16-05-2012, 09:11
I veicoli attuali sono quasi tutti ibridi batterie/SC, compresi i famosi bus di Shanghai.
Rimangono però tutti i punti che ti ho citato...
Inoltre, l'erogazione da parte degli SC dipenderebbe da quanto hanno accumulato prima, durante le frenate... e se prendi uno come me, che non usa quasi mai i freni ma lascia che il mezzo si fermi per il solo attrito?

Vale anche per gli altri mezzi ibridi, è ovvio: il grande recupero di energia durante le frenate ed il conseguente abbassamento POTENZIALE dei consumi è in realtà calcolato come se si inchiodasse tutte le volte, e non è vero. I vantaggi REALI sono molto più ridotti.

jumpjack
16-05-2012, 11:02
I veicoli attuali sono quasi tutti ibridi batterie/SC, compresi i famosi bus di Shanghai.
Rimangono però tutti i punti che ti ho citato...
Inoltre, l'erogazione da parte degli SC dipenderebbe da quanto hanno accumulato prima, durante le frenate... e se prendi uno come me, che non usa quasi mai i freni ma lascia che il mezzo si fermi per il solo attrito?

ma perchè, si ricaricano solo in frenata? Non anche tramite le batterie?!? Dovendo fornire 50 A in 3s, si possono ricaricare nei 30 s tra un semaforo e l'altro a 5 A...

livingreen
16-05-2012, 16:26
Certo che si possono ricaricare tramite le batterie, ma perchè dovrebbero? Per quale motivo caricheresti le batterie a casa per fare in modo che esse carichino i condensatori? Avresti MENO energia, alla fine, proprio perchè l'efficienza di un sistema non è mai il 100%.
Unico vantaggio, usare gli SC per lo spunto in partenza, nella speranza che questo preservi le batterie e le faccia durare più a lungo. Questo però è vero solo se le batterie/il limitatore di scarica/la potenza del motore sono mal dimensionate, oppure se vuoi spremere di più rispetto ai dati di targa ed ottenere maggiori prestazioni.
Se tutto è dimensionato per bene, le batterie Ni-Mh da 125V -30Ah in dotazione durano almeno dieci anni, senza soffrire per niente gli spunti di corrente: cosa vuoi di più, considerato che gli SC attuali durerebbero di meno?

jumpjack
16-05-2012, 19:47
Certo che si possono ricaricare tramite le batterie, ma perchè dovrebbero? Per quale motivo caricheresti le batterie a casa per fare in modo che esse carichino i condensatori?
Per lo stesso motivo per cui nei motori a scoppio c'e' il volano.

livingreen
16-05-2012, 21:47
Il paragone è arguto, ma il volano ha la funzione di stabilizzare il regime del motore, non quello di provvedere lla trazione. Usare le batterie o gli SC, specie su mezzi leggeri, è assolutamente indifferente. Ma usarli entrambi, riversando energia fra loro periodicamente, porta a dissiparne un po' per ogni passaggio. Se fosse utile, sarei d'accordo... ma visto che le batterie non hanno problemi anche se sprovviste di volano (pardon, supercondensatori)...
In ogni caso, fra un paio d'anni saranno (spero) già in commercio i nuovi SC ad elettrolita solido, ed il problema sarà risolto: si useranno i supercondensatori e basta, senza alcuna batteria.

jumpjack
17-05-2012, 08:07
Il paragone è arguto, ma il volano ha la funzione di stabilizzare il regime del motore, non quello di provvedere lla trazione.
Esatto... proprio come i supercondensatori.
Come fa il volano a stabilizzare il motore? Accumula energia durante lo scoppio, e la rilascia durante l'espulsione dei gas di scarico.
I SC accumulano energia durante il movimento, e la rilasciano al momento della partenza, stabilizzando l'intensità di corrente estratta dalla batteria.
Comunque sicuramente se costassero di meno e contenessero più energia non darebbe fastidio a nessno! ;-)

livingreen
17-05-2012, 10:24
Il fatto è che le batterie fanno la stessa cosa, oggi, senza nessun problema. Il senso di usare gli SC è nella possibilità di recuperare energia nei pochi secondi di durata delle frenate, cosa che per grossi mezzi che hanno una energia cinetica enorme provoca davvero dei problemi alle batterie.
E nei mezzi pesanti il problema opposto è durante il rilascio dell'energia accumulata per provvedere ad accelerare di nuovo: utilizzare gli SC nei piccoli automezzi o addirittura sulle moto ha oggi solo il vantaggio della ricarica rapida... se ci fossero colonnine di ricarica adatte.
Altrimenti, con correnti limitate, i tempi non cambiano... mentre la colonna di ricarica costa molto di più per via della limitazione elettronica.

Spuzzete
07-06-2012, 16:44
Il fatto è che le batterie fanno la stessa cosa, oggi, senza nessun problema.

Sono d'accordo. Con gli ultimi sviluppi delle batterie al litio (specialmente li-po da modellismo) le batterie si adattano meglio dei SC sui veicoli elettrici, in particolare bici elettriche e scooters. Cercando in rete si trovano esperienze di persone che hanno usato batterie li-po e/o A123 Systems accoppiate a batterie con limitata capacità di scarica (es. celle notebook) ottenendo risultati eccellenti, evitando di usare SC. I SC hanno anche il problema di essere "gestiti" (bilanciamento, vanno collegati in serie etc..). Sono in commercio da un po' di tempo, non è un caso che nessuno li abbia adottati sui veicoli elettrici in vendita/in commercio a privati.

HAMMURABY
08-07-2012, 16:43
volano e SC ? beh...il flywheel potrebbe essere anche chiamato supercapacitor, e' vero....ma non lo paragonerei al volano motore!
http://www.flybridsystems.com/flywheelcapacitor.html

l'utilizzo dei supercap dovrebbe essere quello di provvedere ai picchi di potenza generati in frenata (e freno motore compreso) e richiesti nell accelerazione successiva, con ruolo tecnico di Buffer-Tampone
per esempio in una vettura da 1 ton. circa 30kW <-->;

e quindi devono avere delle ottime performance nei flussi bidirezionali, l'energia recuperata potrebbe essere considerata come un alimentazione secondaria

mentre le batterie comunque sono fatte e studiate prevalentemente per accumulare quantita' di energia e renderla disponibile in un FLUSSO MONODIREZIONALE ad esempio solo 3 kW ---> per la marcia e per ore....

quindi va bene che le batterie un domani potranno fare due funzioni, ma comunque restano due funzioni ben distinte!


http://www.youtube.com/watch?v=mY0yt4tNq0w

tra l'altro, da tener conto che i PICCHI di potenza AUTO-generati in frenata e richiesti in accelerazione sono sempre proporzionali alla massa del veicolo e quindi i capacitori sia che siano hydrostatici, flyweel o SC
(essendo anche DUREVOLI) possono essere integrati fissi nel telaio.

mentre l'alimentazione primaria (quella immessa dall esterno), che sia batteria, fuel cell o ICE (rangextender),
puo essere dimensionata in base all utilizzazione e quindi meglio se progettato come modulo intercambiabile.
http://www.technologicvehicles.com/en/green-transportation-news/1594/video-yo-mobile-crossover-russias-natural-gas