He visto videos de YouTube de supercondensadores que reemplazan las baterías de los automóviles. ¿Es esto práctico? Y si es así, ¿por qué no se han ofrecido en el mercado automotriz?
https://www.youtube.com/watch?v=GPJao1xLe7w
El tipo de supercondensador que está utilizando tiene la siguiente hoja de datos:
http://www.nooelec.com/files/2600f.pdf
Tenga en cuenta que contiene 8,125 julios de energía almacenada.
Luego, si va a http://www.rapidtables.com/calc/electric/Joule_to_Watt_Calculator.htm
e ingresa 8125 en el cuadro y digamos 5 segundos de inicio (debería comenzar en 1 segundo en realidad). Entonces obtienes 1,625 vatios. Recuerde 1 HP = 750 vatios, por lo que tiene un poco más de 2 HP de potencia de arranque. Recuerda que está usando seis de ellos. 6 x 8125 = 48,750 J. @ 16.2V.
(para un arranque de 2 segundos, tiene más de 24,000 vatios (32 HP) de potencia instantánea) Fácilmente suficiente para arrancar su automóvil. Sin batería también.
Una buena batería de automóvil tendría 700 CCA. @ 14V = 9800 vatios (13 HP). Toda una diferencia. (El arranque promedio es de 1.9 a 2 HP)
Aquí, a medida que pase el tiempo, publicaré más videos para reforzar mi reclamo:
https://www.youtube.com/watch?v=EoWMF3VkI6U
http://phys.org/news/2015-09-micro-supercapacitor-unmatched-energy-storage.html
https://www.tecategroup.com/ultracapacitors-supercapacitors/industry_news.php
https://www.youtube.com/watch?v=ZgozrScGN8U
La conclusión es que, si tienes suficientes Faradios, tienes densidad de energía.
Y esto realmente resuelve el asunto de una vez por todas ...
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Respuestas:
No es practico. No sé por qué la gente hace esto, no hay ningún beneficio. Es un mal uso de algo útil. En pocas palabras, esos videos son de personas que no saben lo que están haciendo y están haciendo un mal uso de los supercondensadores para una aplicación extraña e insensata para la que no son adecuados ni prácticos. Y se ofrecen en el mercado automotriz, no solo como reemplazo de baterías, por la misma razón que los faros se ofrecen en el mercado automotriz, solo que no como reemplazos estéreo de automóviles. Porque eso no tendría ningún sentido.
La única razón por la que existen los supercondensadores es la densidad de potencia. Tienen una densidad de energía terrible, y esa densidad de energía terrible tiene muchas, muchas veces el costo. El punto completo de una batería es el almacenamiento de energía a granel. Usar supercondensadores para hacer lo que es peor en lugar de algo que es barato, fácilmente disponible y probado durante más de 100 años es ... la palabra más amable pero demasiado débil que puedo usar para describir eso es "tonto".
Esos videos existen, pero solo porque haya un video no es una buena idea. No lo es
Lo que es una buena idea es usar supercondensadores por la razón de su existencia, lo cual, como era de esperar, es la forma exacta en que se usan en aplicaciones automotrices. Las baterías tienen una gran densidad de energía , pero en comparación con los supercondensadores (o cualquier condensador), las baterías ni siquiera se acercan en densidad de energía . Más allá de eso, obligar a una batería a proporcionar grandes cantidades de energía es difícil y reducirá su vida útil a largo plazo, y cuanto más rápido agote la batería, menor será su capacidad de energía aparente. Una batería durará mucho más si se descarga a una velocidad de 10 horas frente a una velocidad de 1 hora. Es decir, a un ritmo que lo descargará en 10 horas frente a solo 1 hora. Mayor potencia significa una mayor tasa de descarga.
Esta debilidad de la densidad de potencia es bidireccional: las baterías son malas para entregar grandes picos de energía y malas para aceptarlas. Les gustan las cosas agradables y constantes. Ahí es donde entran los supercondensadores. Tienen una densidad de energía terrible, pero una gran densidad de potencia. El 99% del tiempo, los grandes picos de potencia exigidos en las aplicaciones automotrices también son breves: cosas como el frenado, una explosión de aceleración, la corriente de arranque del motor de arranque, ese tipo de cosas. La única forma razonable (y prevista) de usar un supercondensador es además de una batería, nunca en reemplazo de una batería.Se complementan perfectamente entre sí. Una batería se encarga de almacenar toneladas de energía, mientras que los condensadores la entregan a alta potencia cuando es necesario. Permiten cosas como capturar casi toda la energía de regreso de la ruptura regenerativa, porque toda esa energía simplemente se puede verter directamente en ellos y lo manejarán como campeones. Luego se puede desviar a la batería a una velocidad controlada que la batería pueda manejar.
Los supercondensadores pueden dejar que incluso una batería extremadamente débil en frío extremo arranque el automóvil, porque la batería se libera de las demandas de energía. Pero esa batería débil seguirá funcionando y seguirá recargando los condensadores de forma lenta pero segura y permanecerá cargada mucho después de que los autos de los fabricantes de videos estén muertos en el agua.
En pocas palabras, se usan en la industria automotriz, y las personas en esos videos simplemente están gastando dinero para hacer que sus autos sean inferiores de muchas maneras importantes mediante el mal uso de los supercondensadores de una manera que solo es perjudicial. No son reemplazos para las baterías porque las baterías almacenan toneladas de energía, los condensadores no. Sin embargo, usados en conjunto, son una muy buena combinación y recogen la holgura en las áreas donde la otra es débil.
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Esta comparación es kilo por kilo.
Desventajas de los supercondensadores
Ventajas de los supercondensadores
Los supercondensadores son mejores que las baterías como fuente de energía , pero son peores que las baterías para almacenar energía . En los automóviles, los supercondensadores a veces se encuentran en el KERS (Sistema de recuperación de energía cinética), donde absorben una gran cantidad de energía a medida que el automóvil disminuye la velocidad, solo para devolver esta potencia a los motores segundos después. Pero los supercondensadores no pueden servir como un reemplazo práctico para un tanque de gas en el estado actual de la tecnología.
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En primer lugar, sería bueno que publicaras un enlace al video del que estás hablando, para que podamos verlo nosotros mismos y no tener que adivinar exactamente de qué estás hablando.
Segundo, la respuesta es no. No es remotamente posible con el estado actual de la técnica. Comience con una simple búsqueda en Google sobre "densidad de energía" y encontrará una buena Wikipedia antigua . Si observa esto, encontrará una energía específica de aproximadamente 44 MJ / kg para gasolina y aproximadamente .04 MJ / kg para supercondensadores. Esto sugiere que ese mismo peso de gasolina proporcionará 1000 veces más energía que los supercaps. Esto es engañoso en un factor de aproximadamente 3, ya que la gasolina necesita ser quemada en un motor de combustión interna, y los motores prácticos de CI tienen solo un 30% de eficiencia. Sin embargo, esto le da a la gasolina aproximadamente 250 o 300 de ventaja. En otras palabras, un automóvil eléctrico con el mismo peso de supercaps que un tanque de gasolina de 25 galones equivaldría a un tanque de aproximadamente 1 pinta.
Entonces no, no es práctico. Se puede usar, por ejemplo, como un búfer de almacenamiento temporal para la energía recuperada por el frenado regenerativo, pero eso no es lo suficientemente remoto.
EDITAR: con enlaces al video y la hoja de datos, puedo responder de manera más completa.
Primero, concederé que mi respuesta fue más adecuada para una discusión sobre autos eléctricos, por lo que intentaré hacer un mejor trabajo al enfocarme en el arranque y otros temas.
Esto no es del todo al punto, ya que los motores de arranque en realidad no consumen 600 amperios. En cambio, 100 amperios es un número más razonable. En estas circunstancias, los supercaps perderán aproximadamente 1/4 voltios por segundo. ¿Es esto un problema? Observo que la edición actual del OP sugiere que un iniciador solo necesita proporcionar energía durante aproximadamente 1 segundo. Esto sugiere que el afiche vive en un clima cálido y nunca conduce vehículos más antiguos que no se inician fácilmente. Para esa gente, un supercap funcionará bien. Para los demás, no tanto.
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Una batería de automóvil (en un automóvil tradicional de gasolina / diésel, voy a ignorar los híbridos y los automóviles eléctricos aquí) se usa para arrancar el automóvil y también para proporcionar energía para varias cargas que se usan cuando el motor está apagado.
Los condensadores tienden a tener una carga / descarga más eficiente que las baterías y no tienen problemas reales de desgaste con muchos ciclos, pero tienen una densidad de energía MUCHO menor. Por lo tanto, un banco de supercap pequeño puede arrancar un automóvil con éxito (como lo demuestran esos videos), pero también se descargará muy rápido si tiene cargas significativas encendidas con el motor apagado. En el video vinculado en la pregunta, ve que el voltaje cae rápidamente cuando enciende los faros.
Será una gran PITA si tiene que hacer reparaciones en la carretera por la noche.
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Los condensadores se cargan rápidamente, pero también se descargan rápidamente. Por eso usamos baterías. Las baterías tienen una carga por más tiempo. Entonces, si accidentalmente deja los faros encendidos durante 5 minutos, el automóvil arrancará. Los condensadores también cuestan más. El único beneficio que puedo ver es que la esperanza de vida sería mayor ya que el capacitor tiene más ciclos de carga. Es posible que nunca tenga que reemplazar el condensador. Pero simplemente, una batería es más eficiente, confiable y mucho más barata. Puede que tenga que reemplazarlo cada 5 años, pero es un pequeño precio a pagar por la fiabilidad. Teniendo en cuenta lo barata que es una batería, es obvio. Probablemente sea bueno para un costoso impulso de emergencia. Pero también lo es una batería. Sin embargo, la batería es más pesada ... así que ...
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