Ultra (Super) condensatori

[egabriele]

Non sono proprio batterie, ma possono essere un grosso supporto.
TAnto per informarvi, pare che la tecnologia dei supercondensatori sia arrivata agli Ultra condensatori.
La tensione della cella base e' sempre 2,7V, ma sono mettibili in serie fino a 370V.
Un esempio di dispositivo commerciale potrebbe essere un maxwell technologies BMOD0083P048V che alla modica cifra di 1500$ mette a disposizione 63 Farad alla tensione max di 48,6V. (BMOD0083P048 Maxwell Technologies Ultracapacitor - Richardson RFPD)

Si caricano e scaricano molto piu rapidamente delle batterie ed hanno molti piu' cicli di carica/scarica garantiti.
Pero' le prestazioni (energia/peso energia/ingombro energia/costo) sono molto inferiori e la tensione in uscita non e' costante ma lineare (comunque sono condensatori).

La loro applicazione nel settore della potenza non e' di sostituzione alle batterie, ma di ausilio. Per esempio in una macchina l'energia base verrà sempre tenuta in una batteria, ma gli spunti e gli accumuli di frenata saranno gestiti da ultracondensatori.

In questo modo le batterie saranno meno sollecitate (dureranno di piu') e la ricerca tecnologica potra' trascurare le correnti di spunto per dedicarsi a migliorare le altre caratteristiche.

Non e' una tecnologia recentissima (negli anni 80/90 erano usate come batterie tampone per le autoradio per esempio), ma piuttosto recente (dopo il 2009) e' l'applicazione a sistemi di potenza.

 

[livingreen]

La loro applicazione nel settore della potenza non e' di sostituzione alle batterie, ma di ausilio. Per esempio in una macchina l'energia base verrà sempre tenuta in una batteria, ma gli spunti e gli accumuli di frenata saranno gestiti da ultracondensatori.

Fa piacere che qualcuno ogni tanto usi il cervello, specie dopo che è passato di qui un fantomatico "esperto di supercondensatori" (che probabilmente ne aveva sentito parlare per la prima volta solo due minuti prima), che sosteneva l'esatto contrario... Le batterie le usava per gli spunti e l'energia base nei supercondensatori..

Sul resto, confermo... anche se poi nella pratica siamo ancora lontani dalle dichiarazioni pubblicitarie.
Uno dei tanti punti di forza starebbe nella capacità di caricare rapidamente grosse quantità di energia, evitando così che capiti come nelle batterie che si surriscaldano e ci rimettono in durata, se caricate in modo ultrarapido.
Nella realtà, in applicazioni su autobus è capitato proprio il contrario: quasi tre quarti dei bus hanno avuto il danneggiamento totale e conseguente sostituzione dell'intero pacco dei supercondensatori proprio a causa del surriscaldamento (non bisogna usare i supercaps oltre i 40°), mente le batterie hanno retto invece benissimo.

Da non sottovalutare che anche la ricerca sulle batterie avanza a passi da gigante... sono allo studio batterie con un limite teorico di 12 kWh per kg di peso...

 

[Smilzo]

... sono allo studio batterie con un limite teorico di 12 kWh per kg di peso...

Ti riferisci a quelle allo zolfo? A me sembra che l'innovazione stia nella struttura del carbonio... ne vedremo delle belle!

 

[livingreen]

No, io NON ho detto zolfo.... ma visto che *** Testo eliminato. Considerazioni polemiche fuori tema. nll ***

A me sembra che l'innovazione stia nella struttura del carbonio

Sì, qualcosa sul grafene sta uscendo... ma siamo lontanissimi da un utilizzo commerciale: siamo solo all'inizio della ricerca. Quanto ai supercondensatori, coi loro attuali 40 Wh per chilo, difficilmente daranno fastidio alle nuove batterie coi loro 12.000 Wh per chilo....

 

[tecnonick]

12.000 Wh per chilo???? e che è un mini reattore nucleare? ma quale batteria offrirebbe prestazioni simili?

 

[livingreen]

Esistono, esistono... La cosa più importante è che una batteria simile ha capacità energetica paragonabile alla benzina. Quindi...

 

[tecnonick]

e scusa, visto che sai che esistono dimmi quale coppia redox utilizzano!

 

[livingreen]

E' proprio quel che non voglio dire, se non si è ancora capito.

 

[egabriele]

Peccato. *** Testo eliminato. Considerazioni polemiche fuori tema. nll ***
Io mi sono riferito a prodotti commerciali, gia' usabili. Tu a quanto ho capito ti riferisci a qualcosa in fase di studio. QUanto fase di studio? Tra quanti anni prevedono la commercializzazione reale?
Chi ci sta lavorando (produttori di batterie o laboratori universitari)?

Per quanto riguarda gli ultracondensatori ho precisato che non possono competere con le batterie, ma coadiuvarle per aiutarle a superare alcuni limiti.

 

[BesselKn]

watt/ora

Che unità di misura è?

 

[Plinio]

Sono forse queste? IBM brevetta una batteria che respira | Chicche Informatiche

 

[tecnonick]

Sono ANCHE quelle, perchè se parliamo di BATTERIE è un conto, ma separliamo di CELLE A COMBUSTIBILE è un altro paio di maniche, perchè in tal caso (come in quello dell'ibm) avremmo a disposizione anche la cella aria-alluminio in grado di offerire potenze TEORICHE di 12kw/h per chilo, peccato che in tutti i casi in cui se ne è parlato promettono sviluppi dopo 20 anni, e con la tecnologia che abbiamo oggi a disposizione e considerata la struttura che hanno quelle celle 20 anni sai cosa sono? una presa per i fondelli.... Uno strato di carbone attivo in cui è fissato un catalizzatore, una membrana polimerica, un metallo in polvere misceltato con grani di grafite e immerso in un eletrolita gelificato fanno qulla fatidica cella da 12Kw. Nel caso di ibm abbiamo il litio, nell'laltro abbiamo l'alluminio, ma resta di fatto che a tuttoggi dopo oltre 70 anni di esperimenti non hanno ancora commercializzato nulla, e non perchè non sono risuciti a farle, infatti abbiamo brevetti su brevetti con tanto di prove e risultati eccellenti.

E riguardo la definizione di watt/ora in questo caso è plausibile visto che stiamo parlando di celle comprendenti non solo i metalli di reazione ma l'imballo, i supporti, l'elettrolita, e tutto ciò che serve a realizzarla, quindi alla fine sappiamo che un determinato peso in un determinato spazio ci potrà offrire TOT watt per tot ore.

 

[egabriele]

Che unità di misura è?

Potenza per il tempo che si riesce a fornire..... in pratica energia.
Da quando le batterie trovano applicazione su mezzi mobili, diventa sempre piu' importante lo spazio che occupano ed anche il loro peso.
Quindi parlare dire 1kWh per Kg significa che l'energia accumulabile da una cella di un Kg di quel tipo di batteria e' in grado di fornire 1 kw per 1 ora.
Cosi come si parla di energia per metro cubo.

PEr fare un confronto e capire QUANTO e' 12kwh Kg le diffuse batterie agli ioni di litio che usiamo abitualmente, hanno una densita' di circa 200 Wh per Kg.

ma resta di fatto che a tuttoggi dopo oltre 70 anni di esperimenti non hanno ancora commercializzato nulla, e non perchè non sono risuciti a farle, infatti abbiamo brevetti su brevetti con tanto di prove e risultati eccellenti.

Che intendi esattamente?

 

[nll]

tecnonik, non ti viene il dubbio che watt/ora non esiste? La potenza erogata dalla batteria (o, meglio, consumata) si esprime in Wh (wattora), ovvero quanti Watt per (=moltiplicato!) il tempo.

Considerando che la tensione è conosciuta, solitamente trovi indicato sulla batteria il valore espresso in Ah (Ampereora)

P.S.: egabriele, se "e' in grado di fornire 1 kw per 1 ora", significa che contiene (almeno) 1kWh, certamente non 1kW/h!

 

[tecnonick]

nl, e cosa credi che abbia detto nel mio post se non wh? ci vuole forse un maestro per farlo capire? a casa mia 1kw per ora significa che quella batteria eroga 1kw per un ora, non so a casa tua cosa significa.

Watt/ora per chilo è un unità che esiste eccome ed è l'unità per far meglio comprendere alle persone comuni la potenza che hanno a disposizione, e serve a quantificare quanta energia possono offrire le batterie FINITE non i Joule derivanti dalla reazione chimica, poi è ovvio che se una batteria dichiarata 12V 50A la sfrutto al massimo della sua potenza potrei tirare fuori 5kW per un tempo inferiore, ma questo sappiamo bene che non è un dato che non ci serve a niente vista la resistenza della cella e altri problemi che deriverebbero dal sfruttare al massimo una batteria. Morale della favola: I comuni mortali che non hanno una conoscenza sufficiente della materia credo che capiscano meglio quando gli dici che questa batteria ti può tenere accesa una lampada da 1000 Watt per un ora, o avete qualcosa in contrario? ci sarà pure un motivo se al pubblico viene indicata questa misura no? o sono tutti imbecilli quelli che descrivono certi accumulatori nei loro siti produttori? cosa mi cambia se dico che una batteria mi offre 12V 50A per un ora o 600 Watt per un ora?

 

[BesselKn]

ci vuole forse un maestro per farlo capire?

Be', la mia maestra d'aritmetica non sarebbe tanto contenta se vedesse che confondo la divisione con la moltiplicazione...
Perché W/h è ben diverso da Wh = W*h.

 

[tecnonick]

aaaaaaaaaaa manco lo avevo capito che il riferimento era alla "/", adesso ti posso dare ragione, però quella solitamente è una forma di abbreviazione che viene comunemente usata e la comprandono tutti, perchè tutti sanno che non esiste watt fratto ora

un pò troppo puntiglioso, non sapevo di essere a sQuola qui

Anzi, visto che vogliamo fare i puntigliosi, non va bene nemmeno il titolo della discussione, infatti Ultra (Super) condensatori va modificato in Ultra E Super condensatori, perchè ultra e super sono due tipologie di condensatori molto differenti l'una dall'altra! scritto in questo modo alle elementari significa che Utra sta per Super, quindi uguali!

 

[egabriele]

Ringrazio BesselKn per la precisazioni.

 

[HAMMURABY]

Si potrebbe pure accennare sia ai supercap "drogati", ovvero anodo in carbonio composto con atomi metallici;
Sono chiamati pseudocapacitori,e....portano piu di 40Wh/kg; portano gia piu del gel-piombo.

Il dimensionamento IDEALE resta comunque quello strettamente necessaria a recuperare la frenata.…
rendendola disponibile subito dopo per l accelerata successiva

Comunque lo scopo dei Capacitori (che comprende flywheel e hydrostatic)
e' SOLO ed esclusivamente quella di gestire questi picchi di potenza AUTOGENERATI
come un alimentazione secondaria e bidirezionale
(con i capacitori usati come Puffer/polmone devono avere la precedenza di carico-scarico!)

Poi, l alimentazione primaria E'UN ALTRA FUNZIONE,e potra' essere anche monodirezionale...
E potra essere bioICE, metano, redox (monodirezionale ed equalizzata e quindi anche piombo-gel), o celle a combustible

 

[lucusta]

Sono ANCHE quelle, perchè se parliamo di BATTERIE è un conto, ma separliamo di CELLE A COMBUSTIBILE è un altro paio di maniche, perchè in tal caso (come in quello dell'ibm) avremmo a disposizione anche la cella aria-alluminio in grado di offerire potenze TEORICHE di 12kw/h per chilo

il teorico sull'alluminio e' 8,7KWh/Kg... solo il litio e il boro sono, con il teorico e spurio (contando solo l'elemento e non altri reagenti, prodotti e invettive meccaniche) a 12 e 16,4 KWh/Kg.
ergo, se si vuole una cella chimica a 12KWh/Kg ci si deve proprio impegnare, visto che gia' solo il prodotto di combustione spurio dei due atomi piu' leggeri della tavola periodica sta' su questo limite (il berillio farebbe 18.8, ma purtroppo e' leggermente troppo tossico solo per pensare di usarlo in ambito civile)... per "l'oltre ogni limite" ci si deve dedicare solo alle reazioni nucleari, la chimica finisce praticamente li'.

pero' mi hai incuriosito, tecnonick