Os condensadores teñen unha serie de propiedades excelentes. Almacenan enerxía como carga eléctrica en lugar de enerxía química, por exemplo. Isto normalmente permite tempos de carga case instantáneos e correntes de saída máximas moi elevadas. Poden sobrevivir a centos de miles de ciclos de carga-descarga, en lugar dos centos de ciclos das baterías de ciclo completo. Entón, cal é o problema?
Unha batería proporciona unha voltaxe bastante constante durante unha longa vida útil. Dependendo do dispositivo, podes ter problemas de rendemento preto do esgotamento. Os teléfonos intelixentes, por exemplo, entran en modo de aforro de enerxía. Isto non é só para mantelos funcionando un pouco máis, senón para evitar apagados instantáneos sen previo aviso.
Como podes ver, a tensión baixa a medida que a batería se esgota. No teu teléfono, hai un circuíto de conversión de enerxía, que forma parte da xestión xeral da enerxía, que funciona para converter unha enerxía da batería non terriblemente constante nunha enerxía do sistema moi regulada (probablemente un conxunto de voltaxes diferentes). Ten en conta que hai unha relación importante aquí: potencia = corrente * voltaxe. Entón, para manter a mesma potencia, a medida que a tensión baixa, o meu circuíto ten que consumir máis corrente.
Todas as baterías teñen unha pequena resistencia interna e, debido a outra relación, chamada lei de Ohm, sábese que haberá unha certa caída de tensión na batería. No debuxo, Vout = V0 − r∗I, onde I é a corrente. Polo tanto, a medida que o meu V0 diminúe e o meu circuíto de xestión de enerxía ten que consumir máis corrente para fornecer a mesma potencia, a tensión de saída da batería diminúe aínda máis rápido. Isto limita a corrente máxima de saída dunha batería e tamén significa que se desactivan bastante rápido cando están preto do esgotamento.
Pero a tensión de saída, a corrente máxima e a potencia total dun condensador diminúen exponencialmente co tempo. O condensador ten unha vantaxe: almacena carga eléctrica, en lugar de converter a carga eléctrica en carga química como nunha batería, polo que, aínda que existe unha resistencia interna, é pequena e normalmente pódese ignorar. Os condensadores poden proporcionar correntes moi, moi altas durante un curto período de tempo.
Pero para alimentar unha cousa, son problemáticos. Lembra o meu desexo de manter unha enerxía constante no meu sistema de xestión de enerxía, e que potencia = corrente * tensión. A medida que a nosa tensión cae rapidamente, temos que compensala cunha corrente que aumenta rapidamente para fornecer a mesma potencia. As correntes moi altas fan que o circuíto sexa moito máis caro, con compoñentes de conversión de enerxía máis grandes, máis perda de enerxía nas placas de circuíto, etc... o mesmo problema básico que ten a batería preto do final, só que isto comeza a ocorrer moi cedo na vida útil de almacenamento de enerxía do condensador. E a medida que o condensador se esgota, a corrente máxima, aínda que relativamente alta, tamén cae.
O outro problema é que os ultracondensadores modernos teñen unha enerxía específica moito menor que as baterías. Os mellores ultracondensadores do mercado xestionan entre 8 e 10 Wh/kg, a maioría son máis ben de 5 Wh/kg. As mellores baterías de ións de litio entregan preto de 200 Wh/kg, moitas formulacións poden alcanzar máis de 100 Wh/kg. Polo tanto, necesítase aproximadamente 20 veces o peso para usar ultracondensadores. Pero posiblemente máis, xa que nalgún momento durante a descarga, dependendo da aplicación, a tensión baixará demasiado para ser utilizable, deixando a enerxía sen usar. Ademais, a diferenza dos condensadores máis tradicionais, os ultracondensadores tamén teñen unha resistencia interna relativamente alta. Polo tanto, non poden soportar necesariamente moito intercambio de tensión por corrente.
Despois está a autodescarga: a rapidez coa que se "fuga" a enerxía dun dispositivo de almacenamento. As únicas celas de NiMh son robustas, pero autodescárganse ata un 20–30 % ao mes. As celas de ións de litio reducen isto a máis ou menos un 2 % ao mes dependendo da tecnoloxía de ións de litio específica, quizais un 3 % nalgúns sistemas dependendo da sobrecarga de monitorización da batería. Os ultracondensadores actuais perden ata un 50 % de carga no primeiro mes. Iso pode non importar nun dispositivo que se recarga diariamente, pero limita absolutamente os casos de uso de condensadores fronte a baterías, polo menos ata que se creen mellores deseños.
E como se necesitan tantos, o custo actual dos ultracondensadores pode ser de 6 a 20 veces o custo das baterías. Se a aplicación precisa unha potencia de saída moi pequena, especialmente con picos de corrente moi curtos, o ultracondensador pode ser unha opción. Se non, non será un substituto da batería no futuro próximo.
Para aplicacións de alta corrente como os coches eléctricos, non é realmente unha consideración útil aínda, de forma independente. Aínda que os sistemas que usan ultracondensadores e baterías poden ser convincentes, xa que as súas diferenzas son moi complementarias, a alta transferencia de corrente e a longa vida útil do condensador fronte á alta enerxía/densidade de enerxía específica da batería. E hai moito traballo feito para ofrecer ultracondensadores moito mellores, así como baterías moito mellores. Entón, quizais algún día o ultracondensador asuma máis das tarefas típicas das baterías.
artigo de: https://qr.ae/pCacU0
Data de publicación: 06-01-2026