06 martie 2018

  • Afaceri

    • place

    Imaginați-vă că puteți încărca mașina dvs. electrică în câteva minute, mai degrabă decât ore, sau smartphone-ul în câteva secunde.

    Acesta este perspectiva ispititoare promovată de cercetătorii care consideră că au descoperit un nou material care ar putea spori performanța unui supercapacitor pe bază de carbon - numit uneori ultracapacitor - un tip de dispozitiv de stocare a energiei care poate fi încărcat foarte repede și descărcat de energie foarte repede, de asemenea.

    Dr. Donald Highgate, director de cercetare la Superdielectrics Ltd, spune că un material pe care l-a dezvoltat inițial pentru lentilele de contact moi este, de asemenea, surprinzător de bun în a deține un câmp electrostatic.

    Foarte simplu, supercondensatorii nu produc electricitate prin reacții chimice, așa cum fac bateriile convenționale, ci creează aceste câmpuri electrostatice.

    Dr. Highgate lucrează cu universitățile din Bristol și Surrey pentru a dezvolta supercondensatoare care utilizează noul polimer și speră că acestea ar putea rivaliza, sau chiar depăși, bateriile litiu-ion (li-ion) - atâta timp cât reușesc să reproducă performanța prototipului pe o mare scară.

    Până în prezent, supercondensatorii au fost buni în furnizarea unor explozii rapide de putere - pentru a porni motorul unei mașini, de exemplu, sau pentru a oferi trenurilor un impuls atunci când accelerează. De asemenea, sunt foarte potrivite pentru recoltarea energiei de la vehicule atunci când frânează, făcându-le o componentă importantă în vehiculele electrice.

    Iar rețelele electrice naționale le folosesc pentru a furniza reîncărcări rapide de energie atunci când echilibrează cererea și oferta.

    Capitala Coreei de Sud, Seul, speră să aibă 3.500 de autobuze alimentate cu supercondensatoare care funcționează până în 2020 și vor fi utilizate și în Shanghai, China. Producătorul european de mașini PSA Peugeot Citroen le folosește în mașinile sale din 2010 - producătorul de supercondensatoare Maxwell Technologies spune că peste un milion de vehicule încorporează acum produsele sale.

    Dar până în prezent, supercondensatoarele nu s-au priceput foarte mult să dețină multă energie sau să se țină de acea energie de foarte mult timp.

    Această densitate slabă de energie, așa cum se numește, cantitatea de energie pe care o pot deține pe kilogram, le-a pus într-un dezavantaj semnificativ față de bateriile Li-ion.

    Mai multă tehnologie de afaceri

    „Cele două avantaje principale ale supercondensatorilor convenționali față de baterii sunt capacitatea lor de a gestiona rate de încărcare și descărcare mult mai mari și ciclul lor de viață mai lung”, spune Gareth Hinds, membru al Laboratorului Național de Fizică din Marea Britanie.

    "Dezavantajul este că acestea tind să aibă un cost relativ ridicat și pot stoca doar câteva secunde sau cel mult câteva minute în valoare de energie."

    Aceasta nu este o problemă atunci când supercondensatorul dvs. este utilizat pentru a alimenta un instrument pe o linie de asamblare din fabrică, de exemplu. Poate fi reîncărcat în câteva secunde odată ce este plasat înapoi în stația sa de încărcare.

    Dar este dacă vă aflați într-o mașină sau un autobuz electric care necesită reîncărcare la fiecare câțiva kilometri.

    Taavi Madiberk, director executiv și cofondator al Skeleton Technologies, un producător de supercondensatoare cu sediul în Estonia, Germania și Finlanda, spune că produsele sale încorporează straturi de grafen - un singur strat de atomi de carbon dispuși într-o rețea hexagonală - și alte materiale pe bază de carbon în supercondensatorii săi.

    Aceste straturi au o suprafață imensă - doar 1g de grafen poate acoperi 2.000 mp, spune dl Madiberk. Acest lucru le permite să țină mult mai multă energie.

    Produsele firmei sale sunt deja utilizate în vehicule hibride, în special autobuze și camioane. Într-un experiment, au instalat supercondensatoare într-o autoutilitară de distribuție diesel-electrică din supermarketul Sainsbury și „au realizat economii de combustibil de 32%”, spune dl Madiberk.

    Dar recunoaște că pe termen scurt, combinarea supercondensatorilor cu bateriile Li-ion este probabil cea mai bună modalitate de a vă bucura de ceea ce este mai bun din ambele lumi, în special în vehiculele electrice.

    Ulrik Grape, director executiv al tehnologiilor NaWa, un alt producător de supercondensatoare cu sediul în sudul Franței, este de acord, spunând: "Supercondensatoarele nu stochează atât de multă energie, dar răspunsul lor este instantaneu. Deci, un supercondensator ar putea face față accelerării și recuperării energiei la frânare - având grijă de partea stresantă a duratei de viață a unei baterii - eventual dublând sau triplând speranța de viață a unei baterii. "

    Tehnologia NaWa implică electrozi fabricați din "nanotuburi de carbon și grafen aliniate vertical care pot stoca energia pe suprafața acestor tuburi", explică dl Grape.

    Aceste tuburi, care sunt acoperite cu un alt material pe bază de carbon, sunt atât de mici încât poți încadra 10 miliarde dintre ele într-un centimetru pătrat.

    Deoarece carbonul este un material ușor, încorporarea supercondensatorilor în bateriile Li-ion ar reduce, de asemenea, greutatea totală și acest lucru ar îmbunătăți gama de performanță a unui vehicul electric.

    Bateria unei mașini de curse Formula E, fabricată în prezent de Williams Advanced Engineering, cântărește 300 kg, dar aceasta ar putea fi redusă cu o treime la 200 kg, crede NaWa, fără a pierde autonomia.

    „Credem că capacitatea de a încărca și descărca rapid o baterie va fi unul dintre cele mai importante lucruri în viitor”, spune dl Grape.

    "Nu avem la fel de multă energie ca o baterie litiu-ion, dar putem face mult mai multe cicluri - încărcări și descărcări - până la un milion. Carbonul este un material atât de robust."

    În schimb, o baterie normală, care se bazează pe reacții chimice pentru a crea energie, se uzează în cele din urmă odată ce aceste substanțe chimice își pierd puterea - după aproximativ 3.000 până la 5.000 de cicluri de încărcare și descărcare.

    Un alt avantaj al supercondensatorilor, spun producătorii, este că nu necesită materiale rare, cum ar fi cobaltul.

    Desigur, supercondensatorii nu înseamnă niciodată sfârșitul bateriilor tradiționale. Tehnologia Li-ion este în continuare îmbunătățită cu aproximativ 5-10% în fiecare an.

    Noile forme de stocare a energiei vor fi esențiale pentru succesul energiei regenerabile ca înlocuitor al combustibililor fosili. Când soarele nu strălucește sau vântul nu suflă, va trebui să accesăm energia stocată foarte repede pentru a acoperi golul.

    Pe lângă metodele tradiționale de stocare a energiei, cum ar fi hidraulic pompat, volante, gaz comprimat și baterii mari, supercondensatorii extrem de eficienți ar putea deveni în cele din urmă o componentă crucială într-o rețea energetică complet durabilă.

    Dar acestea sunt primele zile.

    „Supercondensatorii pe bază de polimeri apar ca o tehnologie promițătoare”, concluzionează Gareth Hinds, „dar mai sunt multe de făcut pentru a atinge capacitatea necesară de stocare a energiei fără a compromite puterea, durata de viață și costurile”.