Almacenamiento de energía con ultracondensadores
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La estructura básica de los ultracondensadores es:
• Dos placas porosas no reactivas suspendidas dentro de un electrolito y separados por una membrana.
• Almacena energía electrostáticamente polarizando una solución electrolítica. Aunque es un dispositivo electroquímico, no hay reacciones químicas involucradas en su mecanismo de almacenamiento de energía.
• A medida que se aplica voltaje, la carga se acumula en las superficies de los electrodos. Los iones en la solución de electrolito se difunden a través del separador en los poros del electrodo de carga opuesta. Por lo tanto, se produce una doble capa de carga en cada electrodo.
• En los ultracondensadores, la distancia de separación de carga está determinada por el tamaño de los iones en el electrolito, que son atraídos por el electrodo cargado.
Esta separación de carga es mucho más pequeña que la que se puede lograr utilizando materiales dilectricos convencionales.
La combinación de una enorme área de superficie y una separación de carga extremadamente pequeña confiere al ultracondensador su extraordinaria capacidad en relación con los condensadores convencionales.
Una vez tenemos claro este funcionamiento es más fácil entender que en los vehículos híbridos los sistemas regenerativos la captura de energía proviene del sistema de frenado del vehículo y, posteriormente, se utiliza en la aceleración.
La tecnología de ultracondensador es ideal para el frenado regenerativo porque:
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- Entregan mucha más potencia por peso que las baterías de iones de litio.
- Tienen eficiencias de hasta 98%.
- Son tolerantes a las altas temperaturas.
- Cargan casi al instante.
- Son una de las tecnologías más baratas disponibles para descargas de energía por debajo de 15 segundos.
- Se proyecta que hasta la mitad de los automóviles nuevos estarán equipados con estos sistemas para 2022.
Los sistemas Start-Stop
Las aplicaciones de inicio-parada permiten que un motor se apague cuando se trata de un
detenerse en una luz roja, o cuando está sentado en el tráfico. Tan pronto como el conductor reanuda la marcha los ultracondensadores proporcionan una pequeña explosión de energía que reinicia el motor. Los ultracondensadores ya están instalados en más de 1 millón de vehículos de arranque / parada para permitir el reinicio del motor.
Esta aplicación es la primera que es potencialmente una aplicación de mercado masivo en la industria automotriz mundial.
Por tanto, los ultracapacitores combinados con baterias en vehículos híbridos:
• Las descargas rápidas y profundas a la aceleración de la energía aplican tensión a las baterías y acortan su vida útil. Para que las baterías duren más, suelen ser de gran tamaño, lo que agrega volumen, peso y costo al sistema de almacenamiento de energía.
• Las baterías funcionan mal a bajas temperaturas y las altas temperaturas comunes en los compartimentos del motor también perjudican el rendimiento de la batería, acortan la vida útil de la batería y pueden crear serios riesgos de seguridad.
Está demostrado que un sistema integrado que combina baterías con ultracondensadores mejora exponencialmente la eficiencia de recuperación de energía de frenado y elimina la necesidad de sobredimensionamiento de la batería, reduciendo el peso y el costo de todo el sistema.
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