Superkondensatory jako sposób magazynowania energii elektrycznej

 

Perspektywa wyczerpania się zasobów energetycznych skłania do poszukiwania nowych sposobów magazynowania energii. Superkondensatory to jedno z rozwiązań radzenia sobie z problemami dostaw energii elektrycznej.

Superkondensatory to urządzeniami o dużej pojemności elektrycznej dochodzącej do 1000 F (Farad), co oznacza że przekraczają one nawet 10 tys. razy pojemność zwykłych kondensatorów. Uzyskiwanie tak wysokich rezultatów jest możliwe dzięki porom występującym w węglu. Pory zwiększają powierzchnię powierzchnię węgla, a co za tym idzie superkondensator ma większą pojemność elektryczną, czyli może zmagazynować więcej energii. Superkondensator zbudowany jest z dwóch elektrod, czyli węgla aktywnego i elektrolitu przedzielonych cienką warstwą materiału separującego. Wszystkie te elementy znajdują się w szczelnej obudowie. Elektrody węglowe charakteryzują się zarówno wysokim przewodnictwem elektrycznym, jak i cieplnym. Nie są drogimi surowcami, a dają możliwość uzyskania układów o bardzo dużej powierzchni, co dodatkowo poprawia parametry urządzenia. Jedyną ich wadą jest mała stabilność tlenu w atmosferze, która może doprowadzić do wybuchu. W takim przypadku dochodzi do reakcji chemicznego między węglem, tlenem i prądem elektrycznym. Analogicznie można przyrównać tę sytuację do wybuchu (za sprawą iskry) pyłu węglowego w kopalni. Iskrą jest przepływający prąd elektryczny w superkondensatorze, zaś w powietrzu występuje tlen. Dlatego też, aby osiągnąć dobre efekty pracy kondensatora, jego poszczególne elementy muszą być zbudowane z odpowiednich materiałów. Najczęściej wykorzystywane są elektrody polimerowe o dobrym przewodnictwie elektronowym. Natomiast elektrolitami są ciecze jonowe (sole w stanie ciekłym) lub elektrolity wodne odznaczające się przewodnictwem jonowym.

budowa-superkondensatora

Rysunek 1. Budowa superkondesatora [1]

Zasada działania superkondensatora opiera się na właściwym przemieszczaniu się jonów w elektrolicie pod wpływem włączonego napięcia. W stanie rozładowania jony rozmieszczone są w sposób dowolny i chaotyczny na powierzchni elektrolitu. 

                       zasada-dzialania-2                          zasada-dzialania

Rysunek 2. Zasada działania [1]

Do zalet superkondensatorów należy duża gęstość mocy (do 100 kW/kg), duża szybkość ładowania i rozładowania, duża liczba cykli pracy – do 1 mln, długi okres działania – nawet do kilkudziesięciu lat, możliwość pracy w niskich temperaturach do -40oC, wysoka sprawność w zakresie 84–95%, niewielka szkodliwość dla środowiska oraz mały ciężar. Superkondensatory odznaczają się niestety również wadami: małe dopuszczalne napięcie pracy (2-3V) a także możliwość samorozładowania, gdy przez długi czas nie pracują. Superkondensatory znajdują szerokie wykorzystanie w pojazdach elektrycznych, zasilaczach typu UPS, energetyce dla stabilizacji pracy sieci oraz we współpracy z odnawialnymi źródłami energii zwłaszcza przy ogniwach fotowoltaicznych.

Wprawdzie produkcja superkondensatorów wiąże się z wysokim kosztem, lecz dynamiczny rozwój w ich wytwarzaniu daje nadzieję, że cena ta znacznie się obniży. Przy uwzględnieniu tego faktu oraz wyżej wymienionych zalet można stwierdzić, iż superkondensatory, pomimo swoich defektów, są niezawodnym źródłem energii. W przypadku spadku cen superkondensatorów mogą one znaleźć powszechne zastosowanie i wspomóc zaspokajanie zapotrzebowania na energię. Ponadto stanowią dobry i niezawodny magazyn energii elektrycznej w inwestycjach i działaniach wspierających efektywność energetyczną.

Referencje:

  1. http://www.instsani.pl/magene10.htm

autor: Ola Luks

Pokaż więcej w  OZE, Środowisko i Klimat
Brak możliwości skomentowania

Sprawdź również

Europejski Dzień bez Samochodu – korzyść dla naszej kieszeni oraz dla środowiska

Dziś 22 września, czyli Europejski Dzień bez Samochodu. Kto wymyślił taki dzień, gdzie się…