GUIDA AI SUPERCONDENSATORI
Cosa sono e come utilizzarli
Indice
Batterie elettrochimiche e Supercondensatori
I condensatori tradizionali hanno un'importanza fondamentale.
All'interno dei circuiti elettrici vengono utilizzati soprattutto per:
- immagazzinare piccole quantità di energia
- stabilizzare i picchi di tensione
Lo sviluppo della scienza e della tecnologia ha permesso di fare passi in avanti enormi.
I SUPERCONDENSATORI (ultracondensatori, supercapacitors, supercaps o batterie al grafene) riescono ad accumulare tantissima più energia dei condensatori tradizionali e vengono utilizzati in molte più applicazioni.
Sono accumulatori di energia che presentano differenze notevoli con le classiche batterie elettrochimiche (piombo-acido/gel/AGM//litio).
(PIOMBO/GEL/AGM/LITIO)
Nelle batterie elettrochimiche avviene una reazione chimica che porta a deteriorare le prestazioni e la durata di vita.
Sono più o meno pericolose (dipende dal tipo di batteria). Il processo produttivo non è ecosostenibile.
Nei super condensatori al grafene non c'è nessuna reazione chimica. Si raggiungono livelli di prestazioni e di sicurezza mai visti prima.
Qui di seguito elenchiamo i vantaggi.
CARICA / SCARICA
Incredibilmente più rapida delle batterie tradizionali. Si caricano e scaricano istantaneamente.
COSTO INFERIORE
Considerando l'incredibile durata di vita, il costo a lungo termine è molto inferiore.
DURATA DI VITA
Durata di vita di almeno 20/30 anni. Incredibilmente maggiore rispetto a tutte le batterie elettrochimiche.
TEMPERATURA-40 ~ +70°C
Garantiscono sicurezza ed alte prestazioni anche in temperature estreme.
SICUREZZA MASSIMA
Nessun pericolo di fughe termiche. La tecnologia di accumulo più sicura sul mercato.
ASSENZA DI MANUTENZIONE
Manutenzione pressoché inesistente. Posso essere scaricati completamente fino a 0V.
GREEN ENERGYTECHNOLOGY
Si tratta della tecnologia di accumulo più pulita e sostenibile.
AMPIA SCELTA DI PRODOTTI
I supercondensatori coprono molti campi di utilizzo. Vedi le applicazioni qui sotto.
Supercondensatori PURI e IBRIDI
I SUPERCONDENSATORI PURI presentano tutti i vantaggi appena elencati.
Infatti, vengono utilizzati in applicazioni dove è richiesto l'assorbimento ed il rilascio istantaneo di energia. Come ad esempio l'avviamento di motori o la stabilizzazione dei picchi di tensione, come vedremo qui sotto.
Sul nostro sito, la capacità dei supercondensatori puri è espressa in Volt e Farad.
Esempio questo è un modulo supercondensatore puro 54 Volt e 165 Farad.
54V 165F Modulo Supercondensatore 2000A CAPTOP Italia
Ma comparati alle batterie elettrochimiche, presentano inizialmente anche alcuni svantaggi.
I supercondensatori puri tendono a scaricarsi rapidamente, anche se sono scollegati. Inoltre, non erogano corrente costantemente a lungo tempo.
Foto Copyright tecate.com
Durante la scarica, le batterie elettrochimiche (soprattutto quelle al litio) erogano corrente costantemente.
I supercondensatori puri invece non sono fatti per essere scaricati lentamente.
Danno il loro meglio quando devono erogare correnti forti per un periodo di tempo molto breve, come appunto l'accensione di un motore.
Alta densità di potenza e bassa densità di energia.
Rispetto alle batterie tradizionali, a parità di peso o volume la capacità utilizzabile è molto inferiore.
SUPERCONDENSATORE captop
54V 165F
Dimensioni 417 x 190 x 170 mm
Peso 13,63 kg
ENERGIA NOMINALE
66,8Wh
Batteria LITIO.STORE
12V 100Ah
Dimensioni 330 x 170 x 220 mm
Peso 11 kg
ENERGIA NOMINALE
1280Wh
Svantaggi che vengono risolti dai SUPERCONDENSATORI IBRIDI, i quali presentano al loro interno anche una certa quantità di litio (senza compromettere la sicurezza elevata).
Rispetto ai supercondensatori puri, non riescono ad immagazzinare ed erogare correnti così rapidamente, ma permettono di:
rendendola simile alle batterie al litio, meno del 3% al mese
in maniera più costante, simile alle batterie al litio.
Curva di scarica del supercondensadore ibrido Zoxcell 48V 2500Wh
rendendolo simili alle batterie al litio.
SUPERCONDENSATORE IBRIDO
48V 2,5KWh
Dimensioni 510 x 360 x 180 mm
Peso 32 kg
Batteria LITIO
48V 2,5KWh
Dimensioni 440 x 410 x 90 mm
peso 24 kg
resta comunque altissima, almeno 20.000 cicli di carica/scarica con 100% profondità di scarica. Durano almeno 5 volte più delle batterie al litio e 30 volte più delle batterie al piombo.
300-500 CICLI
1000-5000 CICLI
20000-1000000 CICLI
I supercondensatori ibridi vengono utilizzati per immagazzinare grandi quantità di energia. Rimpiazzano le batterie elettrochimiche in applicazioni quali batterie per accumulo fotovoltaico, stazioni UPS e backup dati, torri di comunicazione, batterie per carrelli elevatori, golf car e veicoli elettrici.
Bisogna valutare in base al caso se è richiesto un supercondensatore puro oppure ibrido.
Sul nostro sito, la capacità dei supercondensatori ibridi è espressa in Volt e Watt Ora (Wh).
Esempio questo è un modulo supercondensatore puro 48 Volt e 7500Wh (7,5 kWh).
48V 7,5kWh Modulo Supercondensatori - Zoxcell Supernova
Supercondensatori ibridi al posto delle batterie
In alcune applicazioni i SUPERCONDENSATORI IBRIDI possono rimpiazzare completamente le batterie al piombo/gel/Agm/litio.
Vediamo alcune applicazioni.
BATTERIE ACCUMULO FOTOVOLTAICO
Nelle nostre abitazioni, per accumulare l’energia prodotta dai pannelli solari, si utilizzano sempre di più batterie al litio del tipo LiFePO4 litio-ferro-fosfato (vendiamo questo tipo di batterie dal 2015 sul nostro sito https://litio.store ).
Stanno prendendo sempre più campo anche grazie ai recenti incentivi ECOBONUS per batterie accumulo fotovoltaico.
Rimpiazzando le batterie al piombo/litio (generalemente a 48V) con i supercondensatori ibridi si hanno prestazioni simili alle migliori batterie al litio. Ma sono immensamente più sicuri e durano molto più a lungo.
AUTO IBRIDE
Nelle auto ibride, al momento si utilizzano le batterie al litio per recuperare l’energia in frenata. Utilizzando un supercondensatore puro al posto delle batterie al litio (come la Lamborghini Sian), si riesce a recuperare e rilasciare l’energia molto più rapidamente. Si consuma di meno e si riducono le emissioni.
Altre applicazioni in cui è possibile sostituire le batterie al piombo/litio con i supercondensatori
TORRI RADIO
UPS
ILLUMINAZIONE PUBBLICA
VEICOLI ELETTRICI
GOLF CAR
CARRELLI ELEVATORI
TURBINE EOLICHE
TRASPORTO PUBBLICO
Supercondensatori puri in parallelo con le batterie
In alcune applicazioni è possibile collegare supercondensatori puri in parallelo con le batterie elettrochimiche.
Alcuni esempi
MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA
CAMION
IMBARCAZIONI
MEZZI INDUSTRIALI
LUOGHI FREDDI
In queste applicazioni è richiesto sempre un grande sforzo dalle batterie al piombo, che devono assorbire ogni volta le alte correnti di spunto generate dall'accensione del motore. Inoltre, l'elettronica è sempre più presente e le batterie sono spinte oltre il loro limite.
Durano poco e devono essere sostituite frequentemente.
Non garantiscono la ripartenza del motore in luoghi estremamente freddi.
Il danno più grave avviene quando si scaricano o si danneggiano e non riescono più nemmeno a far ripartire il motore, generando frustazione e danni economici.
Collegando un supercondensatore in parallelo con le batterie motore, durante ogni accensione sarà il supercondensatore ad assorbire la corrente di spunto necessaria per accendere il motore.
Questo perché ha una resistenza molto più bassa della batteria motore al piombo.
IL MOTORE RIPARTIRà SEMPRE
Con il supercondensatore, il motore sarà in grado di ripartire rapidamente sempre, anche se le batterie motore al piombo sono "morte"!
Ti sarà capitato di dover scaricare la batteria motore. Sotto 12v non riesce a far ripartire il motore. Se giustamente dimensionato, il supercondensatore riesce a far ripartire il motore anche con 9V di carica. Se è collegato in parallelo alla batteria motore, carica oltre 9V, riuscirà a far ripartire il veicolo.
L’accensione rapida del motore è garantita anche in climi estremamente freddi/caldi.
Vengono effettuate meno sostituzioni di batterie al piombo in quanto dureranno molto più a lungo.
La tensione è più stabile. Si nota un innalzamento delle prestazioni generali del sistema elettrico. Il motore si accende più rapidamente.
Risparmio di carburante e meno emissioni.
SISTEMI ACCUMULO FOTOVOLTAICO
Abbiamo precedentemente detto che i moduli supercondensatori ibridi possono essere utilizzati per rimpiazzare completamente le batterie piombo/litio nei sistemi di accumulo di energia solare. I vantaggi sono enormi perché sono più sicuri e dureranno molto più a lungo delle batterie, ma l’investimento iniziale è rilevante.
A parità di capacità, i supercondensatori ibridi costano almeno il triplo rispetto alle batterie al litio e 10 volte tanto le batterie al piombo. Chi ha già un impianto con batterie, può anche pensare di collegare un supercondensatore puro in parallelo.
La tensione è più stabile. Si nota un innalzamento delle prestazioni generali del sistema elettrico.
Vengono effettuate meno sostituzioni di batterie al piombo in quanto dureranno molto più a lungo.
CAR AUDIO
Nel mondo del car Audio si utilizzano i nuovissimi supercondensatori al grafene per stabilizzare la tensione.
La caduta di tensione è pressoché nulla.
Nella homepage del nostro sito si possono vedere i supercaps consigliati per ogni tipo di applicazione.
Conviene utlizzare i supercondensatori in parallelo con le batterie al piombo quando si tratta di un'imbarcazione, perché in acqua con la sicurezza non si scende a compromessi. O quantomeno utilizzare un avviatore di emergenza a supercondensatori, di cui parleremo qui sotto. Si elimina ogni possibilità di rimanere a piedi per colpa di batterie morte. Inoltre, si può pensare di installare batterie al piombo più piccole, perché ci penserà il supercondensatore a far partire il motore. Quindi si può anche risparmiare peso.
Conviene utilizzarli per camion, mezzi industriali e tutti gli altri casi citati in precedenza, in cui si devono sostituire le batterie al piombo frequentemente. Quindi si va a risparmiare denaro.
Ma prendiamo il caso medio di automobili per uso privato, in cui la batteria motore al piombo deve essere sostituita ogni 4- 8 anni.
A meno che non si viva in posti freddi, forse non vale la pena spendere denaro per aggiungere un modulo supercondensatore in parallelo con la batteria motore, in quanto verranno effettuate al massimo 2-4 sostituzioni di batterie al piombo durante la durata di vita dell’auto.
Conviene invece lasciare la batteria motore al piombo e comprare un avviatore d’emergenza a supercondensatori, invece dei classici avviatori di emergenza al litio.
In questo modo, non si ha mai il rischio di rimanere a piedi a causa di batterie motore scariche e si ha la certezza di ripartire sempre, anche in climi estremamente freddi fino a -40°.
Un avviatore d’emergenza a supercondensatori può restare scarico anche per molti anni, per poi essere utilizzato nel momento del bisogno. Si collega in parallelo alla batteria motore ed impiega pochi minuti per ricaricarsi dalla batteria al piombo morta.
Cioè “fa ripartire il motore ricaricandosi con la batteria morta”. Il rischio di rimanere a piedi è azzerato.
Gli avviatori di emergenza al litio invece hanno bisogno di essere ricaricati ogni tanto, in quanto presentano un’autoscarica del 2/3% al mese e non possono essere scaricati completamente o vengono danneggiati. Quindi, se si dimentica di ricaricarli per molti mesi/anni, poi non funzioneranno al momento del bisogno, al momento di far ripartire la batteria motore scarica.
Per automobili ad uso privato e camper, consigliamo di acquistare questo avviatore di emergenza a supercondensatori direttamente su Amazon.
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Per quasi tutte le applicazioni, il passaggio ai supercondesatori sarà inevitabile, in quanto si raggiungono livelli di sicurezza mai visti prima e si hanno prestazioni migliori rispetto alle batterie elettrochimiche.
Ultimo, non per ordine di importanza, con i supercondensatori andiamo verso un futuro sempre più Green.