Ultracondensador de alta densidad de potencia para coches eléctricos y paneles solares

Carga rápida, ligera y respetuosa con el medio ambiente

La densidad de potencia de un condensador es la cantidad de energía que puede producir para un volumen determinado. Por ejemplo, los condensadores tienen una mayor densidad de potencia que las baterías, ya que son capaces de suministrar energía mucho más rápido que éstas. Un condensador pequeño puede tener una densidad de potencia mucho mayor que una batería grande, aunque ésta tenga una mayor densidad de energía. En otras palabras, la potencia es el ritmo de utilización de la energía. La densidad de potencia de un condensador suele expresarse como energía potencial por gramo o por unidad de volumen.

La energía almacenada en el condensador: E=½ CV2 donde C es la capacitancia (F) y V es la tensión de carga.

Energía necesaria: 85 kWh
Tensión de carga V=600

Permisividad relativa k=16 millones (Este es el valor más alto para la constante dieléctrica reportado en la literatura abierta).

Área de un condensador de una sola capa
A=20cm x 20 cm=400 cm2
Espesor del dieléctrico
t=20 x10-6

Para una unidad de 85 kWh la capacidad total (llamada capacidad geométrica) es:

  • C= 2E/V2 = 2 x 85 000 x 3600/(600)2= 1.700 F
  • Capacitancia 1 capa: (=Ԑ0*kA/t): 0,2832 F/capa 
  • Densidad energética: 5.900 Wh/luz 
  • Densidad de energía específica: 1.734 Wh/kg 
  • Ladensidad de potencia gravimétrica del ultracondensador | frecuencia es de 1: 7.780 W/kg 
  • Peso total del dispositivo de almacenamiento de energía sólo capas apiladas 49 kg
Camión de ultracondensadores
Densidad de potencia de los ultracondensadores

La descarga depende de la carga:

Los dispositivos de estado sólido tienen muchas ventajas respecto a las baterías de iones de litio (no hay contaminación ambiental, millones de ciclos de carga y descarga y carga muy rápida, por mencionar algunas). La única desventaja del supercondensador es la incapacidad de mantener la tensión estable durante el ciclo de descarga bajo carga.

La tensión en el supercondensador disminuirá de forma constante y la tasa de disminución de la tensión depende de la carga.

Las cargas más altas harán que la tensión caiga más rápido. La solución a este problema es fabricar una unidad de mayor potencia con alta densidad de energía.

Debido a la naturaleza del material (la carga se almacena en la superficie del dieléctrico/metal) la carga del condensador depende de la potencia que se almacene. Si la potencia es baja (varios kWh) la carga se realiza en segundos.

Si la energía es alta, por ejemplo, 50 u 80 kWh, la carga puede durar varios minutos siempre que la estación de carga tenga un voltaje y una corriente suficientemente altos. La carga de varias capas, como ya se ha demostrado en nuestro laboratorio, ha mostrado una carga completa de las capas en menos de un segundo.

Baterías de iones de litio autodescargables:

La autodescarga de las baterías de iones de litio es de aproximadamente un 5 por ciento en las primeras 24 horas y luego pierde entre un 1 y un 2 por ciento al mes; el circuito de protección añade otro 3 por ciento al mes. En general, la autodescarga de todos los productos químicos de las baterías aumenta a mayor temperatura, y la tasa suele duplicarse con cada 10°C (18°F).

Se produce una notable pérdida de energía si se deja la batería en un vehículo caliente. El elevado número de ciclos y el envejecimiento también aumentan la autodescarga de todos los sistemas.

Predicción de autodescarga de la ESD de UltraCaps:

La autodescarga del supercondensador es similar a la de la batería de iones de litio, salvo que el efecto de la temperatura es menor y el dispositivo debería ser capaz de mantener la carga hasta 20-30 días. EEStor reclama que su unidad sea capaz de mantener la electricidad durante 2 o 3 meses.

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