Baza wiedzy

Superkondensatory a akumulatory

Zarówno superkondensatory, jak i akumulatory służą do gromadzenia energii. Jednak wykorzystywane są do innych celów. Różni je też  proces ładowania, rozładowania oraz kilka innych parametrów.

We współczesnej elektronice popularne stają się źródła energii, które umożliwiają miniaturyzację urządzeń, m.in. telefonów, komputerów. Dlatego baterie jednorazowe zostały w wielu sytuacjach wyparte przez akumulatory. Akumulatory mają tę przewagę, że są bardziej ekonomiczne i wygodne dla użytkownika. Jeszcze nowszym źródłem zasilania są superkondensatory. W najbliższym czasie raczej nie zastąpią one akumulatorów na rynku, ale na pewno ich udział będzie coraz większy.

W tym artykule postaramy się porównać superkondensatory i akumulatory. Weźmiemy pod uwagę przede wszystkim techniczne aspekty.

Superkondensatory są to elementy w których energia (ładunek elektryczny) gromadzona jest w polu elektrostatycznym, natomiast w akumulatorach energia gromadzona jest w substancjach chemicznych i uwalniana w reakcji np. Redox.

Szybkość ładowania i rozładowania

Superkondensatory mają tę przewagę, że charakteryzują się krótkim czasem ładowania. W zależności od pojemności i ustawionego ograniczenia prądowego, czas ten może się różnić. Jednak w porównaniu do czasu ładowania akumulatorów, zawsze wypada korzystniej. Ładowanie i rozładowywanie superkondensatorów trwa około 1-10 sekund. Akumulatory potrzebują tego czasu wielokrotnie więcej. Nawet częściowe ich doładowanie wymaga kilku lub kilkunastu minut.

Charakterystyka rozładowania superkondensatorów początkowo przebiega nieliniowo, dopiero później krzywa rozładowania przechodzi w charakter liniowy. Z kolei w akumulatorach napięcie przez długi czas spada powoli. Jest tak do chwili osiągnięcia punktu krytycznego po którym następuje gwałtowny spadek prowadzący do całkowitego rozładowania. Trzeba jeszcze dodać, że akumulatory są wrażliwe na głębokie i nadmierne rozładowania, które mogą powodować zmniejszenie ich pojemności i skrócenie żywotności.

Trwałość superkondensatorów i akumulatorów

Trwałość to inaczej czas życia lub żywotność. Określa się ją w latach lub liczbie cykli ładowania/rozładowania. Oba analizowane produkty ulegają procesom starzenia. Jednak superkondensatory charakteryzują się zdecydowanie wyższą żywotnością. Jak wynika z analiz, charakteryzują się one ponad 1000-krotnie większą liczbą cykli ładowania niż akumulatory. Mówiąc inaczej, liczba ich cykli ładowania w gwarantowanym czasie życia może być praktycznie nielimitowana (zwłaszcza w przypadku niewielkich modeli EDLC). Dlatego uważa się, że są one odpowiednie do zastosowań, w których w czasie normalnego cyklu pracy następuje częste lub okresowe przeładowywanie.

Gęstość energii i gęstość mocy

Gęstość energii opisuje się w jednostkach energii na kilogram masy danego źródła. Najczęściej jest to [Wh/kg]. W przypadku akumulatorów parametr ten ma znacznie wyższą wartość w porównaniu z wartością odzwierciedlającą gęstość energii superkondensatorów. Innymi słowy, aby zgromadzić tą samą ilość energii, co w danym superkondensatorze, można wykorzystać wielokrotnie mniejszy i lżejszy akumulator.

Z kolei gęstość mocy wyraża się w jednostkach mocy na kilogram masy danego źródła. Z reguły jest to [W/kg]. Superkondensatory odznaczają się wyższą gęstością mocy niż akumulatory. Nawet niewielki superkondensator może dostarczyć do odbiornika prąd o dość dużym natężeniu.

Napięcie superkondensatorów i akumulatorów

Ten parametr działa na korzyść akumulatorów. Natomiast w przypadku większości superkondesatorów napięcie znamionowe nie przekracza wartości rzędu od 2,8 V do 5,5 V. Oznacza to bardzo niskie napięcie pracy. Spowodowane jest to strukturą wewnętrzną podzespołów.

Aby zwiększyć parametry takie jak napięcie, pojemność elektryczną czy moc, ogniwa obu porównywanych produktów łączy się szeregowo i równolegle.

Temperatura pracy

Istnieją superkondensatory, które mogą wydajnie pracować w szerokim zakresie temperatur otoczenia. Niewątpliwie jest to ich zaleta. W przypadku większości egzemplarzy praca może się odbywać zarówno w mroźnych warunkach (np. do –40°C), jak i warunkach podwyższonych temperatur (+65 nawet do +85°C).

Inaczej jest w przypadku akumulatorów. Dla nich skrajna temperatura otoczenia stanowi istotne ograniczenie. Większość akumulatorów ma zaniżoną efektywną pojemność w takich niesprzyjających warunkach.

Źródła:

Difference between capacitor and battery

Akumulatory vs. superkondensatory

Superkondensator jako zapasowe źródło zasilania

Akumulatory czy superkondensatory – zasobniki energii w UPS-ach

 

Baza wiedzy

Najnowsze

PARTNER STRATEGICZNY PORTALU

BĄDŹMY W KONTAKCIE

Izabela Kędroń – prezes zarządu i właściciel biura projektowego Sun Hunter.

Zielona rewolucja w Polsce jest faktem

Rozmowa z Izabelą Kędroń, prezes zarządu Sun Hunter, o rozwoju fotowoltaiki w Polsce i najciekawszych projektach zrealizowanych przez jej firmę. Niedawno wzięła Pani udział w...
Dr inż. Andrzej Grzybowski

Czy magazyny energii przyspieszą dekarbonizację?

Rozmowa dr inż. Andrzejem Grzybowskim o zmianach klimatycznych oraz roli OZE i magazynów energii w dekarbonizacji. W ostatnich latach dużo słyszymy o wpływie ludzkiej działalności...
Borys Pawliczak, Dott

Wychodzimy naprzeciw oczekiwaniom eko-konsumentów

Borys Pawliczak, dyrektor generalny Dott w Polsce dla e-magazyny Dlaczego zdecydowali się Państwo składać hulajnogi w Europie? Nadmierna emisja CO2 do atmosfery, jest główną przyczyną...
Artur Koziński, Product Manager Inteligentnej Stacji Transformatorowej z magazynem energii SPS, Kierownik w Dziale Rozwoju Nowych Technologii w ZPUE

Ile żyć ma bateria? – Artur Koziński

Kilka miesięcy temu rozmawialiśmy z Arturem Kozińskim z ZPUE o zaawansowanych projektach z magazynami energii i wielokrotnie nagradzanej SPS (Smart Power Station). Dziś przyjrzymy...
Janusz Kurpas

Transformacja energetyki jest faktem – Janusz Kurpas

Rozmowa z Januszem Kurpasem, Energoprojekt Katowice S.A., o transformacji energetycznej, rosnącym udziale OZE w miksie energetycznym i przyszłości magazynowania energii.  Czy jesteśmy świadkami transformacji energetycznej?...

Baza wiedzy