superkondensatory - cz. II

Gdzie aktualnie możemy spotkać superkondensatory? W wielu miejscach, ale nie rzucają się w oczy. Choćby system KERS w samochodach Formuły 1 bazuje też na superkondensatorach. Przy przyspieszeniu dostarcza przez ok. 7 s moc 60 kW (słabszy silnik Rapida), co w przybliżeniu stanowi 10 % pełnej mocy silnika spalinowego. Te 10 % decyduje przy wyjściu z zakrętu i wyprzedzaniu. Niemniej ograniczenie mocy i czasu wykorzystania, oraz fakt aktywacji KERS tylko raz podczas jednego okrążenia to nie ograniczenia techniczne tylko administracyjne decyzje przy ustalaniu reguł wyścigu. Rzeczywiste możliwości są zupełnie inne, to ponad 50 % mocy i wykorzystanie przy każdym hamowaniu przed zakrętem (ładowanie) i przyśpieszenie za zakrętem (rozładowanie).

Swoją analogię do systemu KERS ma modelarstwo samochodowe. Podczas jazdy modelu, przez ok. 20 s równolegle z pracą głównego silnika ładowane są prądem 3,5 A superkondensatory o pojemności 30 F, by na sygnał sterujący zwiększyły napięcie dla silnika i przekazały swoją energię w czasie 2 s.

Aktualnie superkondensatory instalowane są do niektórych hybrydowych samochodów osobowych, dla chwilowego zwiększenia mocy oraz dla zmniejszenia zużycia paliwa, ponieważ jako jedyne potrafią sprawnie zmagazynować energię zyskaną przy krótkim hamowaniu. Podobną aplikacją jest instalacja 200 bloków 48 V superkondensatorów w stacjach metra w południowokoreańskim Seoulu. Przy odzyskiwaniu energii mają już za sobą ponad milion cykli w niezawodnej eksploatacji a wynikiem jest 20% oszczędność energii elektrycznej.

Zdolność superkondensatorów do pracy przy temperaturach poniżej -40st.C, kiedy klasyczne akumulatory są po za granicami swoich możliwości, wykorzystuje się do rozruchu silników. Firma Maxwell produkuje źródła startu dla ciężarówek (olbrzymie amerykańskie trucki) w warunkach arktycznych w formie bloków, przypominających wyglądem akumulatory, foto 2. Jednostki pojemnościowe rzadko wykorzystuje się zamiast akumulatorów, jako jedyne źródło (magazyn) energii elektrycznej. Częściej podłączane są do akumulatorów do rozruchu silnika. Pierwsze naładowanie (od zera) trwa 30 minut, z częściowo rozładowanego stanu (napięcie 10 V) ładuje się prądem 25 A z akumulatora lub alternatora do napięcia 16 V do 15 minut. Podczas rozruchu silnika blok superkondensatorów dostarcza w sposób ciągły prąd do 1800 A.

Zastąpienie tradycyjnego akumulatora blokiem superkondensatorów można zrealizować w samochodzie osobowym, jest to droższe niż tradycyjny akumulator. Na Youtube są filmy o tej tematyce. Część pochodzi a Ameryki, nie brakuje realizacji z Rosji. Można zastosować ze sporą rezerwą zestaw do amatorskiej konstrukcji bloku pojemnościowego – foto 3. Poszczególne kondensatory mają 3300 lub 3400 F, działają również przy bardzo niskich temperaturach i zdecydowanie lepiej niż akumulator kwasowy. Były próby, dla czterocylindrowego silnika benzynowego 2 l dało się uruchomić silnik i przy 10x mniejszej pojemności kondensatora 350 F, 2,7 V a to całkowicie bez pomocyakumulatora.

Wykorzystanie superkondensatora, jako jedyne źródło energii (nie tylko do uruchomienia silnika) w samochodzie nie jest wykluczone, nadal trwają prace nad takim zastosowaniem. W Shanghai od 2006 r. jeździ autobus Ultracap Bus firmy Sinautec – foto 4. Jego kondensatory zmagazynują 5,9 kWh energii i pozwolą na niezależny przejazd 6 km z klimatyzacją lub 10 km bez klimatyzacji. Jest to mało w porównaniu z elektrycznym autobusem z akumulatorami, ale takie rozwiązanie wystarcza. Superkondensatory ładowane są na przystankach przez 30 s i 5 min na końcowych przystankach przy pom. podłączenia na dachu (podobnie jak trolejbusy) do trakcji, stacje ładowania dostarczają 600 V/200 A. Typowa aplikacja wykorzystująca kondensatory, często i szybko się ładują, często i szybko się rozładowywują, okres eksploatacji jest taki sam lub większy niż czas żywotności całego elektrobusu (odpada regularna wymiana akumulatorów).

Superkondensatory mogą w podobny sposób dostarczyć energię dla awaryjnego dojazdu tramwajów na odległość kilkudziesięciu – kilkuset m lub przebycie odcinka trasy, w którym z określonych powodów nie można zastosować trakcji. Aktualnetramwaje mogą w takich sytuacjach korzystać z klasycznych akumulatorów. Jednak jest tu spora różnica. Akumulator musi być parametrami dostosowany do mocy silnika, jest duży, ciężki, ma mniejszą żywotność, zawiera kwasy, zastosowanie trakcyjne bardzo skraca jego żywotność. Największe zastosowanie mają superkondensatory w połączeniu z innymi źródłami energii, ponieważ mogą pokryć krótkie szczytowe obciążenia a konwencjonalne źródło może być mniejsze i oszczędniejsze. To umożliwia spojrzeć konstruktorom z  innej perspektywy na tradycyjne dopasowanie mocy poszczególnych bloków konstrukcyjnych pojazdów.

Superkondensatory można spotkać w wielu różnych aplikacjach, które nie są w stałym ruchu czy ciągle używane, czasem i miesiącami bez obsługi czekają na wykorzystanie. Są to awaryjne źródła światła, nowoczesne UPS do komputerów, czy też drzwi w samolotach. Tam wbudowane kondensatory w przypadku awarii zapewnią elektryczne otworzenie drzwi, kiedy zasilanie pokładowe nie działa lub maszyna jest częściowo rozbita.

Kilka przykładowych linków:
http://www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initiative_id=AS_20160809100527&SearchText=ultracapacito....
https://www.youtube.com/watch?v=RzGpfi4OkPY
https://www.youtube.com/watch?v=z3x_kYq3mHM

chcę to do hybrydy:D
Volvo już montuje takie w samochodach narazie i tak eksperymentalnie. pomysł dobry. trudno to okiełznać:D

Tak jak w tytule - artykuł jest o superkondensatorach ...
To są zasadniczo różne elementy instalacji. Ze względu na koszty związane z zastosowaniem i podłączeniem superkondensatorów, (jak na razie) żadna firma nie stosuje je seryjnie.
Same kondensatory - są wykorzystywane w instalacji (nie tylko) samochodu wszystkich firm.