Суперконденсатори як автомобільні акумулятори [закрито]


12

Я бачив відео YouTube суперконденсаторів, які замінюють автомобільні акумулятори. Це практично? І якщо так, то чому їх не запропонували на ринку автомобільних товарів?

https://www.youtube.com/watch?v=GPJao1xLe7w

тип суперконденсатора, який він використовує, має такий лист даних:

http://www.nooelec.com/files/2600f.pdf

Зауважте, що він містить 8,125 джоулів збереженої енергії.

Тоді, якщо ви перейдете на сторінку http://www.rapidtables.com/calc/electric/Joule_to_Watt_Calculator.htm і введіть 8125 у поле, скажімо, 5 секунд запуску (він запускається за 1 секунду фактично). Потім ви отримуєте 1625 Вт. Запам’ятайте 1 HP = 750 Вт, так що у вас є трохи більше 2 л.с. стартової потужності. Пам'ятайте, що він використовує шість із них. 6 x 8125 = 48,750 Дж. @ 16,2 В.
(на 2 секунди запуску - це понад 24 000 Вт (32 к.с.) миттєвої потужності) Досить просто, щоб запустити автомобіль. Без акумулятора теж.

Хороший автомобільний акумулятор мав би 700 CCA. @ 14V = 9800 Вт (13 к.с.). Зовсім різниця. (Середній стартер - 1,9 до 2 к.с.)

Тут, з часом, я опублікую ще відео, щоб посилити свою претензію:

https://www.youtube.com/watch?v=EoWMF3VkI6U

http://www.extremetech.com/computing/183839-new-supercapacitor-technology-could-store-conduct-power-on-the-same-copper-wires

http://scitechdaily.com/graphene-based-supercapacitors-may-significantly-boost-power-electric-vehicles/

http://phys.org/news/2015-09-micro-supercapacitor-unmatched-energy-storage.html

https://www.tecategroup.com/ultracapacitors-supercapacitors/industry_news.php

http://www.skeletontech.com/news/skeleton-technologies-launches-markets-highest-energy-density-ultracapacitor/

https://www.youtube.com/watch?v=ZgozrScGN8U

Підсумок - якщо у вас достатньо Фарада, у вас щільність енергії.

І це справді вирішує справу раз і назавжди ...

https://www.youtube.com/watch?v=JAT_8H23iGI


16
Що ваше дослідження навчило вас щодо щільності енергії та ємності батарей проти конденсаторів?
Транзистор

3
Дуже схоже питання місяць тому на Mechanics.SE: Замінити автомобільні акумулятори конденсаторами?
Нік Алексєєв

2
Частина проблеми ваших нових розрахунків полягає в тому, що ви не отримаєте такої повної енергетичної цифри, якщо конденсатор повністю не розряджений . Вам доведеться припустити деякий спад напруги (скажімо, від 12 В до 8 В) і обчислити різницю енергії між цими напругами. І зняти повторні правки.
W5VO

1
@TimSpriggs Більшість стартерних двигунів не працюють надто добре при 0В, тому цитування повної накопиченої енергії вводить в оману. Ви можете отримати цю енергію, лише якщо повністю розрядити конденсатор. У якийсь момент напруги на конденсаторі недостатньо для приводу двигуна стартера.
W5VO

1
ще в 1970 -х роках, коли більшість мотоциклів були кік стартера (деякі з них також були електричний старт), заміна мотоцикла батареї з дуже великим конденсатором був практичним.
robert bristow-johnson

Відповіді:


61

Це не практично. Я не знаю, чому люди так роблять, користі немає ні в чому. Це означає неправильне використання чогось корисного. Простіше кажучи, ці відео - це люди, які не знають, що вони роблять, і зловживають суперконденсаторами для химерного та безглуздого застосування, яке вони не підходять і навіть не практичні. І вони пропонуються на автомобільному ринку, як не заміни акумуляторів, з тієї ж причини, що фари пропонуються і на автомобільному ринку, так само, як автомобільні стереозаміни. Тому що це не мало б сенсу.

Єдина причина існування суперконденсаторів - це щільність потужності. Вони мають жахливу енергетичну щільність, і ця страшна енергетична щільність приходить в багато разів більше витрат. Вся суть акумулятора - це накопичувач великої енергії. Використання суперконденсаторів для того, щоб зробити те, що їм найгірше, а не те, що є дешевим, доступним і доведеним протягом 100 років - це найдобріше, але занадто слабке слово, яке я можу використати, щоб описати це "дурне".

Ці відео існують, але тільки тому, що є відео, це не робить його гарною ідеєю. Це не так.

Що є хорошою ідеєю є використанням суперконденсаторів з тієї причини , що вони існують, що не дивно , є точним способом вони використовуються в автомобільній промисловості. Акумулятори мають велику енергетичну щільність, але порівняно з суперконденсаторами (або будь-яким конденсатором) батареї навіть не наближаються до щільності живлення . Крім того, змушувати акумулятор забезпечувати велику кількість енергії, це важко, і це скоротить його тривалий термін експлуатації, і чим швидше ви будете зливати акумулятор, тим меншою буде його очевидна енергетична ємність. Акумулятор прослужить набагато довше, якщо його буде витрачено на 10 годин та проти години. Значить, із швидкістю, яка розвантажить його через 10 годин проти всього 1 години. Більш висока потужність означає більш високу швидкість розряду.

Ця слабкість щільності живлення двостороння: батареї погано доставляють величезні сплески енергії та погано приймають їх. Їм подобаються речі, приємні та стійкі. Тут надходять суперконденсатори. Вони мають жахливу щільність енергії, але велику щільність потужності. У 99% часу великі потужні сплески, затребувані в автомобільних додатках, також короткі - такі речі, як гальмування, сплеск прискорення, ударний струм стартера, такі речі. Єдиний розумний (і призначений) спосіб використання суперконденсатора - це крім батареї, ніколи не замінюючи батарею.Вони чудово доповнюють один одного. Акумулятор займається накопиченням тонни енергії, тоді як конденсатори доставляють її з високою потужністю, коли це потрібно. Вони дозволяють такі речі, як захоплення майже всієї енергії назад від регенеративного розриву, оскільки всю цю енергію можна просто скинути прямо в них, і вони будуть поводитися з нею, як шампиони. Потім він може бути зафіксований назад до акумулятора з контрольованою швидкістю, з якою може працювати батарея.

Суперконденсатори можуть дозволити навіть надзвичайно слабкому акумулятору в сильний холод запустити машину, оскільки акумулятор позбавлений енергетичних потреб. Але ця слабка батарея продовжуватиме працювати і все-таки повільно, але точно заряджати конденсатори і залишатись зарядженими довгим часом, коли машини цих відеокамери будуть мертвими у воді.

Коротше кажучи, вони використовуються в автомобільній промисловості, і люди в цих відео просто витрачають гроші на те, щоб зробити свої машини неповноцінними багатьма важливими способами, використовуючи суперконденсатори таким чином, що лише шкодить. Вони не є заміною для акумуляторів, оскільки акумулятори зберігають тонни енергії, а конденсатори - ні. Однак вони використовуються в тандемі, і вони дуже добре підходять, і набирають слабкість у тих місцях, де інші слабкі.


5
Вітаю, єдиний поки що серед відповідей, хто знає, що таке автомобільний акумулятор. :)
труба

6
"Зламати" автомобіль не рекомендується, пропонуйте замінити його на "гальмування".
варення

6
У вашій відповіді є заховане речення, яке заслуговує на більшу увагу. Ви сказали: "... примушування акумулятора для забезпечення великої кількості енергії важко, і це скоротить його тривалий термін служби ..." Іншими словами, використання SuperCap як доповнення до акумулятора може змусити акумулятор тривати довше , особливо в "бурхливих" програмах.
Соломон повільно

5
@TimSpriggs Я думав, що він досить зрозумілий. Там немає ніякої користі для заміни батареї з supercaps, але є перевага використання і в той же час. Це відмінна і добре написана відповідь. Ваші коментарі говорять про те, що, можливо, ви насправді не шукали когось, щоб відповісти на ваше запитання. Якщо так, я боюся, що ви потрапили на неправильний сайт. :-)
Адам Хаун

1
@tim spriggs, яка частина думки? У сучасних супер шапках немає щільності енергії, необхідної для заміни чогось на кшталт автомобільного акумулятора ... Це факт.
Jarrod Christman

7

Це порівняння - кіло за кіло.

Недоліки суперконденсаторів

  • Менша щільність енергії, ніж батареї.
  • Більш високі показники самозарядження. З часом втрачає заряд.

Переваги суперконденсаторів

  • Може отримувати заряд швидше, ніж акумулятори.
  • Може видавати більше струму, ніж батареї.

Суперконденсатори краще, ніж батареї як джерело живлення , але вони гірші, ніж батареї при зберіганні енергії . У автомобілях суперконденсатори іноді зустрічаються в KERS (Kinetic Energy Recovery System), де вони поглинають велику кількість енергії, коли машина сповільнюється, лише щоб повернути цю потужність назад у мотори через секунди. Але суперконденсатори не можуть служити практичною заміною газового бака при сучасному стані технології.


3
Автомобільні акумулятори не використовуються для управління автомобілями, вони використовуються для запуску автомобілів.
труба

5
@pipe Якщо тільки це не один із цих новомодних Teslas.
Нік Алексєєв

5
Багато гібридів використовують акумулятори, щоб поглинати енергію від розриву, щоб використовувати її на кілька секунд або хвилин пізніше. Великі ковпачки потенційно можуть бути кращими, ніж батареї для такої мети.
supercat

3

По-перше, було б непогано, якби ви опублікували посилання на відео, про яке ви говорите, щоб ми могли самі переглядати його, а не догадуватися, про що саме ви говорите.

По-друге, відповідь - ні. Це неможливо віддалено із сучасним рівнем техніки. Почніть з простого пошуку Google на "щільність енергії", і ви знайдете стару добру Вікіпедію . Дивлячись на це, ви знайдете питому енергію близько 44 МДж / кг для бензину і близько 0,04 МДж / кг для суперконденсаторів. Це говорить про те, що ця сама вага бензину забезпечить в 1000 разів більше енергії, ніж суперзаглушки. Це вводить в оману приблизно в 3 рази, оскільки бензин потрібно спалювати в двигуні внутрішнього згоряння, а практичні ІМ-двигуни ефективні лише на 30%. Тим не менш, це дає бензину приблизно 250 або 300 на одну перевагу. Інакше кажучи, електромобіль з такою ж вагою суперкапок, як і 25-літровий бензобак, був би еквівалентним приблизно 1-фунтному баку.

Так ні, це не практично. Він може бути використаний, наприклад, як буфер тимчасового зберігання енергії, що відновлюється регенеративним гальмуванням, але це недостатньо віддалено.

РЕДАКТУВАТИ - Маючи посилання на відео та аркуш даних, я можу відповісти більш повно.

По-перше, я дозволю, що моя відповідь краще підходила до обговорення електромобілів, тому я постараюся зробити кращу роботу, зосередившись на стартерах та інших питаннях.

t=3600013=2769 seconds=46 minutes

C=26006=433 F
dVdt=iC=600433=1.4 volt/sec

Це не зовсім до речі, оскільки стартерні двигуни насправді не тягнуть 600 амперів. Натомість 100 ампер - це більш розумне число. За цих обставин суперкапсули втрачають близько 1/4 вольта за секунду. Це питання? Зауважу, що поточна редакція ОП говорить про те, що стартеру потрібно забезпечити живлення лише протягом 1 секунди. Це говорить про те, що афіша живе в теплому кліматі і ніколи не керує старими транспортними засобами, які не запускаються легко. Для такого фолка чудово підійде суперкап. Для інших - не так вже й багато.

S.E.=35 W-hr/kg×66 kg=2310 W-hr=8.3 MJ

3
Автомобільні акумулятори не використовуються для управління автомобілями, вони використовуються для запуску автомобілів.
труба

@pipe: акумулятори гібридних автомобілів використовуються для забезпечення руху; іноді протягом тривалих періодів, а іноді просто як доповнення, щоб допомогти автомобілю піднятися до швидкості.
supercat

@supercat Технічно правда, але якщо ви заходите в магазин і запитуєте, де у них автомобільні акумулятори, я впевнений, що вони не збираються вважати, що ви хочете отримати нові акумулятори для свого гібрида.
труба

3
Ні, але моя думка полягала в тому, що, хоча суперкапочки можуть замінити не всі акумулятори в автомобілі, вони можуть корисно замінити деякі акумулятори в деяких видах гібриду.
supercat

Скільки посилань вам потрібно?
Тім Сприггс

0

Автомобільний акумулятор (у традиційному бензиновому / дизельному автомобілі я збираюся ігнорувати гібриди та електрокари тут) використовується для запуску автомобіля, а також для забезпечення живлення для різних навантажень, які використовуються при вимкненому двигуні.

Конденсатори, як правило, мають більшу ефективність зарядки / розрядки, ніж батареї, і не виникає справжніх проблем з зносом з великою кількістю циклів, але вони мають ВЕЛИЧЕ нижчу щільність енергії. Тож невеликий банк суперкап може успішно запустити машину (як показують ці відео), але він також розрядиться дуже швидко, якщо у вас буде увімкнено якесь значне навантаження при зупиненому двигуні. На відео, пов'язаному з питанням, ви бачите, як напруга швидко падає, коли він включає фари.

Це стане головним ПДФО, якщо вам доведеться робити ремонт дороги вночі.


Акумулятор може так само легко залишити вас на межі. Укорочений акумулятор, мертві клітини, заморожена батарея тощо
Тім Сприггс

@TimSpriggs Не так просто ». У мене були ці помилки приблизно в п’ять разів у житті. Супер конденсатор буде залишити вас на мілину, кожен раз.
користувач207421

Ви цього не знаєте, тому що ніколи не ставите в автомобілі однакові настройки суперкап. Ти зараз? :)
Тім Спріггс

0

Конденсатори заряджаються швидко, але вони також швидко розряджаються. Тому ми використовуємо акумулятори. Акумулятори тримають заряд довше. Тож якщо ви випадково залишите свої фари на 5 хвилин, машина запуститься. Конденсатори також коштують дорожче. Я бачу лише користь, що тривалість життя буде довшою, оскільки конденсатор має більше циклів заряду. Можливо, вам ніколи не доведеться замінювати конденсатор. Але простіше кажучи, акумулятор є більш ефективним, надійним та значно дешевшим. Можливо, вам доведеться замінювати його кожні 5 років, але платити за надійність це невелика ціна. Зважаючи на те, наскільки дешевше акумулятор, це не розум. Можливо, це добре для дорогого аварійного підвищення. Але так це акумулятор. Хоча акумулятор важчий ... тож ...

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.