¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?
artigos,  Dispositivo do vehículo

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?

Os coches eléctricos e os híbridos están firmemente enraizados na mente do automobilista moderno como unha nova rolda na evolución dos vehículos. En comparación cos modelos equipados con ICE, estes vehículos teñen as súas propias vantaxes e desvantaxes.

As vantaxes inclúen sempre un funcionamento silencioso, así como a ausencia de contaminación durante o paseo (aínda que hoxe en día fabricar unha batería para un vehículo eléctrico contamina o medio ambiente máis de 30 anos de funcionamento dun único motor diésel).

A principal desvantaxe dos vehículos eléctricos é a necesidade de cargar a batería. En relación con isto, os principais fabricantes de automóbiles están a desenvolver varias opcións para aumentar a duración da batería e aumentar o intervalo entre as cargas. Unha destas opcións é o uso de supercondensadores.

Considere esta tecnoloxía empregando o exemplo dunha nova industria automobilística: Lamborghini Sian. Cales son as vantaxes e desvantaxes deste desenvolvemento?

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?

Novidade no mercado dos vehículos eléctricos

Cando Lamborghini comeza a lanzar un híbrido, pode estar seguro de que non será só unha versión máis potente do Toyota Prius.

Sian, o debut da compañía italiana de electrificación, é o primeiro coche híbrido de produción (un friolero de 63) que usa supercondensadores no canto de baterías de ión-litio.

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?

Moitos físicos e enxeñeiros cren que estas son as claves para a mobilidade eléctrica masiva, non as baterías de ión-litio. Sian utilízaos para almacenar electricidade e, se é necesario, alimentala ao seu pequeno motor eléctrico.

As vantaxes dos supercondensadores

Os supercondensadores cargan e liberan enerxía moito máis rápido que a maioría das baterías modernas. Ademais, poden soportar significativamente máis ciclos de carga e descarga sen perder capacidade.

No caso de Sian, o supercondensador acciona un motor eléctrico de 25 quilowatts integrado na caixa de cambios. Pode proporcionar un impulso adicional ao motor V6,5 de 12 litros de 785 cabalos de potencia ou conducir o coche deportivo por si só durante manobras de baixa velocidade como aparcar.

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?

Dado que a carga é moi rápida, este híbrido non necesita ser conectado a unha toma de parede ou estación de carga. Os supercondensadores están completamente cargados cada vez que o vehículo frea. Os híbridos de batería tamén recuperan a enerxía de freada, pero son lentos e só parcialmente axudan a ampliar a autonomía eléctrica.

O supercondensador ten outro trunfo moi grande: o peso. No Lamborghini Sian, todo o sistema -o motor eléctrico máis o capacitor- engade só 34 quilogramos ao peso. Neste caso, o aumento da potencia é de 33,5 cabalos. A modo de comparación, só a batería Renault Zoe (con 136 cabalos de potencia) pesa uns 400 kg.

Desvantaxes dos supercondensadores

Por suposto, os supercondensadores tamén teñen desvantaxes en comparación coas baterías. Co paso do tempo, acumulan enerxía moito peor: se Sian non andou durante unha semana, non queda enerxía no capacitor. Pero tamén hai posibles solucións a este problema. Lamborghini traballa co Instituto Tecnolóxico de Massachusetts (MIT) para crear un modelo puramente eléctrico baseado en supercondensadores, o famoso concepto Terzo Millenio (Terceiro Milenio).

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?
bst

Por certo, Lamborghini, que está baixo os auspicios do Grupo Volkswagen, non é a única empresa que experimenta neste ámbito. Os modelos híbridos de Peugeot levan anos utilizando supercondensadores, así como os modelos de pilas de combustible de hidróxeno de Toyota e Honda. Os fabricantes chineses e coreanos están instalándoos en autobuses e camións eléctricos. E o ano pasado, Tesla comprou Maxwell Electronics, un dos maiores fabricantes de supercondensadores do mundo, un sinal seguro de que polo menos Elon Musk cre no futuro da tecnoloxía.

7 datos clave para comprender os supercondensadores

1 Como funcionan as baterías

A tecnoloxía das baterías é unha das cousas que levamos moito tempo por sentada sen pensar en como funciona. A maioría da xente imaxina que ao cargar, simplemente "vertemos" electricidade na batería, como auga nun vaso.

Pero unha batería non almacena directamente electricidade, senón que só a xera cando é necesaria mediante unha reacción química entre dous eléctrodos e un fluído (o máis común) que os separa, chamado electrólito. Nesta reacción, os produtos químicos nela convértense noutros. Durante este proceso, xérase electricidade. Cando se converten completamente, a reacción detense: a batería descárgase.

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?

Non obstante, coas baterías recargables, a reacción tamén pode ocorrer na dirección oposta: cando a cargas, a enerxía inicia o proceso inverso, que restaura os produtos químicos orixinais. Isto pode repetirse centos ou miles de veces, pero inevitablemente hai perdas. Co paso do tempo, as substancias parasitarias acumúlanse nos electrodos, polo que a duración da batería é limitada (normalmente de 3000 a 5000 ciclos).

2 Como funcionan os condensadores

Non se producen reaccións químicas no condensador. As cargas positivas e negativas xéranse exclusivamente pola electricidade estática. No interior do condensador hai dúas placas metálicas condutoras separadas por un material illante chamado dieléctrico.

A carga é moi semellante a fregar unha bola nun xersei de la para que quede con electricidade estática. Nas placas acumúlanse cargas positivas e negativas e o separador entre elas, que impide que entren en contacto, é realmente un medio para almacenar enerxía. O condensador pode cargarse e descargarse ata un millón de veces sen perda de capacidade.

3 Que son os supercondensadores

Os capacitores convencionais son demasiado pequenos para almacenar enerxía, normalmente medidos en microfaradios (millóns de faradios). É por iso que os supercondensadores foron inventados na década de 1950. Nas súas maiores variantes industriais, fabricadas por empresas como Maxwell Technologies, a capacidade alcanza varios miles de faradios, é dicir, o 10-20% da capacidade dunha batería de ión-litio.

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?

4 Como funcionan os supercondensadores

A diferenza dos capacitores convencionais, non hai dieléctrico. Pola contra, as dúas placas están inmersas nun electrólito e separadas por unha capa illante moi fina. A capacitancia dun supercondensador realmente aumenta a medida que aumenta a área destas placas e diminúe a distancia entre elas. Para aumentar a superficie, actualmente están recubertos de materiais porosos como nanotubos de carbono (tan pequenos que caben 10 millóns deles nun cm cadrado). O separador pode ter só unha molécula de espesor cunha capa de grafeno.

Para entender a diferenza, o mellor é pensar na electricidade como na auga. Un condensador simple sería entón como unha toalla de papel que pode absorber unha cantidade limitada. O supercondensador é a esponxa da cociña no exemplo.

5 baterías: pros e contras

As baterías teñen unha vantaxe significativa: a alta densidade de enerxía, o que lles permite almacenar cantidades relativamente grandes de enerxía nun pequeno depósito.

Non obstante, tamén teñen moitas desvantaxes: peso pesado, vida útil limitada, carga lenta e liberación de enerxía relativamente lenta. Ademais, para a súa produción utilízanse metais tóxicos e outras substancias perigosas. As baterías só son eficientes nun rango de temperatura estreito, polo que moitas veces necesitan ser arrefriadas ou quentadas, o que reduce a súa alta eficiencia.

¿Os supercondensadores poden substituír as baterías dos vehículos eléctricos?

6 Supercondensadores: pros e contras

Os supercondensadores son moito máis lixeiros que as baterías, a súa vida útil é incomparablemente máis longa, non precisan de substancias perigosas, cargan e liberan enerxía case ao instante. Dado que case non teñen resistencia interna, non consomen enerxía para funcionar: a súa eficiencia é do 97-98%. Os supercondensadores funcionan sen desviacións significativas en todo o rango de -40 a +65 graos Celsius.

A desvantaxe é que almacenan significativamente menos enerxía que as baterías de ión-litio.

7 Novo contido

Incluso os supercondensadores modernos máis avanzados non poden substituír completamente as baterías dos vehículos eléctricos. Pero moitos científicos e empresas privadas están a traballar para melloralos. Por exemplo, no Reino Unido, Superdielectrics está a traballar cun material desenvolvido orixinalmente para a produción de lentes de contacto.

Skeleton Technologies está a traballar co grafeno, unha forma alotrópica de carbono. Unha capa dun átomo de grosor é 100 veces máis resistente que o aceiro de alta resistencia, e só 1 gramo dela pode cubrir 2000 metros cadrados. A empresa instalou supercondensadores de grafeno en furgonetas diésel convencionais e logrou un aforro de combustible do 32%.

A pesar de que os supercondensadores non poden substituír completamente as baterías, hoxe hai unha tendencia positiva no desenvolvemento desta tecnoloxía.

Preguntas e respostas:

Como funciona un supercondensador? Funciona do mesmo xeito que un capacitor de alta capacidade. Nela, acumúlase electricidade debido á estática durante a polarización do electrólito. Aínda que é un dispositivo electroquímico, non se produce ningunha reacción química.

Para que serve un supercondensador? Os supercondensadores utilízanse para almacenar enerxía, arrancar motores, en vehículos híbridos, como fontes de corrente a curto prazo.

En que se diferencia un supercondensador dos diferentes tipos de baterías? A batería é capaz de xerar electricidade por si mesma mediante unha reacción química. O supercondensador só acumula a enerxía liberada.

Onde se usa o supercondensador? Os capacitores de baixa capacidade utilízanse en unidades flash (totalmente descargadas) e en calquera sistema que requira un gran número de ciclos de descarga/carga.

Un comentario

Engadir un comentario