Vi vídeos no YouTube de supercapacitores substituindo as baterias de carros. Isso é prático? E se sim, por que eles não foram oferecidos no mercado automotivo?
https://www.youtube.com/watch?v=GPJao1xLe7w
o tipo supercapacitor que ele está usando tem a seguinte planilha de dados:
http://www.nooelec.com/files/2600f.pdf
Observe que ele contém 8.125 Joules de energia armazenada.
Então, se você acessar http://www.rapidtables.com/calc/electric/Joule_to_Watt_Calculator.htm
e digitar 8125 na caixa, digamos 5 segundos de inicialização (ele deve iniciar em 1 segundo na realidade). Você então recebe 1.625 Watts. Lembre-se de 1 HP = 750 Watts, então você tem pouco mais de 2 HP de potência inicial. Lembre-se de que ele está usando seis deles. 6 x 8125 = 48.750 J. @ 16,2V.
(por 2 segundos de partida, são mais de 24.000 Watts (32 HP) de potência instantânea) Facilmente o suficiente para dar partida no seu carro. Sem bateria também.
Uma boa bateria de carro teria 700 CCA. @ 14V = 9800 Watts (13 HP). Quanta diferença. (A média de partida é de 1,9 a 2 HP)
Aqui, com o passar do tempo, vou postar mais vídeos para reforçar minha reivindicação:
https://www.youtube.com/watch?v=EoWMF3VkI6U
http://phys.org/news/2015-09-micro-supercapacitor-unmatched-energy-storage.html
https://www.tecategroup.com/ultracapacitors-supercapacitors/industry_news.php
https://www.youtube.com/watch?v=ZgozrScGN8U
Resumindo, se você tiver Farads suficientes, terá densidade de energia.
E isso realmente resolve o problema de uma vez por todas ...
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Respostas:
Não é prático. Não sei por que as pessoas fazem isso, não há benefício algum. Isso equivale a mau uso de algo útil. Simplificando, esses vídeos são de pessoas que não sabem o que estão fazendo e usam mal os supercapacitores para uma aplicação bizarra e sem sentido para a qual não são adequados nem práticos. E eles são oferecidos no mercado automotivo, não apenas como substituições de baterias, pelo mesmo motivo que os faróis são oferecidos no mercado automotivo, não apenas como substituições de estéreo de automóveis. Porque isso não faria nenhum sentido.
A única razão pela qual os supercapacitores existem é a densidade de potência. Eles têm uma densidade de energia terrível, e essa densidade de energia terrível tem muitas vezes o custo. O ponto principal de uma bateria é o armazenamento de energia em massa. Usar supercapacitores para fazer o que eles são piores, em vez de algo barato, prontamente disponível e comprovado há mais de 100 anos é ... a palavra mais gentil, porém fraca demais, que posso usar para descrever que é "boba".
Esses vídeos existem, mas só porque há um vídeo não o torna uma boa ideia. Não é.
O que é uma boa idéia é usar supercapacitores para a razão que eles existem, o que não surpreende é a maneira exata que eles estão sendo usados em aplicações automotivas. As baterias têm uma grande densidade de energia , mas comparadas aos supercapacitores (ou qualquer capacitor), as baterias nem chegam perto da densidade de potência . Além disso, forçar uma bateria a fornecer grandes quantidades de energia é difícil e reduzirá sua vida útil a longo prazo, e quanto mais rápido você descarregar uma bateria, menor será sua capacidade aparente de energia. Uma bateria durará muito mais tempo se esgotada a uma taxa de 10 horas versus uma taxa de 1 hora. Ou seja, a uma taxa que o descarregará em 10 horas versus apenas 1 hora. Maior potência significa uma maior taxa de descarga.
Essa fraqueza na densidade de energia é bidirecional: as baterias são ruins em fornecer enormes picos de energia e ruins em aceitá-las. Eles gostam de coisas boas e constantes. É aí que entram os super capacitores. Eles têm uma densidade de energia terrível, mas uma grande densidade de potência. 99% do tempo, os grandes picos de potência exigidos em aplicações automotivas também são breves - coisas como freios, uma explosão de aceleração, a corrente de arranque do motor de partida, esse tipo de coisa. A única maneira razoável (e pretendida) de usar um supercapacitor é além de uma bateria, nunca substituindo uma bateria.Eles se complementam perfeitamente. Uma bateria lida com o armazenamento de toneladas de energia, enquanto os capacitores a entregam em alta potência quando necessário. Eles permitem coisas como capturar quase toda a energia de volta da quebra regenerativa, porque toda essa energia pode simplesmente ser despejada diretamente neles e eles lidam com isso como campeões. Em seguida, ele pode ser desviado de volta para a bateria a uma taxa controlada com a qual a bateria pode lidar.
Os supercapacitores podem permitir que até mesmo uma bateria extremamente fraca, com frio extremo, ligue o carro, porque a bateria é aliviada por demandas de energia. Mas essa bateria fraca continuará funcionando e, ainda assim, lenta mas seguramente recarregará os capacitores e permanecerá carregada muito tempo depois que os carros desses fabricantes de vídeos ficarem mortos na água.
Para encurtar a história, eles são usados na indústria automotiva e as pessoas nesses vídeos estão simplesmente gastando dinheiro para tornar seus carros inferiores em muitos aspectos importantes, usando mal os supercapacitores de uma maneira que é apenas prejudicial. Eles não substituem as baterias porque as baterias armazenam toneladas de energia, os capacitores não. Usados em conjunto, no entanto, eles combinam muito bem e ficam mais fracos nas áreas onde o outro é fraco.
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Essa comparação é quilo por quilo.
Desvantagens dos supercapacitores
Vantagens dos supercapacitores
Os supercapacitores são melhores que as baterias como fonte de energia , mas são piores que as baterias para armazenar energia . Nos carros, às vezes, os supercapacitores são encontrados no KERS (Sistema de Recuperação de Energia Cinética), onde absorvem uma grande quantidade de energia à medida que o carro desacelera, apenas para jogar essa energia de volta nos motores segundos depois. Mas os supercapacitores não podem servir como substitutos práticos de um tanque de gás no estado atual da tecnologia.
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Primeiro, seria bom se você postasse um link para o vídeo do qual está falando, para que possamos analisá-lo por conta própria e não ter que adivinhar exatamente o que você está falando.
Segundo, a resposta é não. Não é remotamente possível com o estado da arte atual. Comece com uma simples pesquisa no Google sobre "densidade de energia" e você encontrará a boa e velha Wikipedia . Observando isso, você encontrará uma energia específica de cerca de 44 MJ / kg para gasolina e cerca de 0,04 MJ / kg para supercapacitores. Isso sugere que o mesmo peso de gasolina fornecerá 1000 vezes mais energia que as supercaps. Isso é enganoso em cerca de um fator de 3, uma vez que a gasolina precisa ser queimada em um motor de combustão interna, e os práticos motores de CI são apenas 30% mais eficientes. No entanto, isso dá à gasolina cerca de 250 ou 300 a uma vantagem. Em outras palavras, um carro elétrico com o mesmo peso de supercaps de um tanque de gasolina de 25 galões seria o equivalente a um tanque de 1 litro.
Então não, não é prático. Ele pode ser usado, por exemplo, como um buffer temporário de armazenamento de energia recuperada pela frenagem regenerativa, mas isso não é remotamente suficiente.
EDIT - Com links para o vídeo e a folha de dados, posso responder mais plenamente.
Primeiro, vou admitir que minha resposta foi mais adequada para uma discussão sobre carros elétricos, por isso tentarei fazer um trabalho melhor focando o motor de partida e outros assuntos.
Isso não é totalmente objetivo, já que os motores de partida realmente não usam 600 amperes. Em vez disso, 100 amperes é um número mais razoável. Nessas circunstâncias, as supercaps perderão cerca de 1/4 de volt por segundo. Isso é um problema? Observo que a edição atual do OP sugere que um acionador de partida precisa fornecer energia por aproximadamente 1 segundo. Isso sugere que o cartaz vive em um clima quente e nunca conduz veículos mais antigos que não iniciam com facilidade. Para essas pessoas, uma super capa fará bem. Para os outros, nem tanto.
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Uma bateria de carro (em um carro a gasolina / diesel tradicional, vou ignorar híbridos e carros elétricos aqui) é usada para dar partida no carro e também para fornecer energia para várias cargas usadas quando o motor está desligado.
Os capacitores tendem a ter mais carga / descarga do que as baterias e nenhum problema real de desgaste com muitos ciclos, mas eles têm uma densidade de energia MUITO menor. Assim, um pequeno banco de supercapacidade pode dar partida em um carro com sucesso (como demonstram esses vídeos), mas também será descarregado rapidamente se você tiver alguma carga significativa ligada com o motor parado. No vídeo vinculado à pergunta, você vê a tensão caindo rapidamente quando ele acende os faróis.
Isso será uma grande PITA se você precisar fazer reparos na estrada à noite.
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Os capacitores carregam rapidamente, mas também descarregam rapidamente. Por isso, usamos baterias. As baterias carregam uma carga por mais tempo. Portanto, se você acidentalmente deixar os faróis acesos por 5 minutos, o carro dará partida. Os capacitores também custam mais. O único benefício que posso ver é que a expectativa de vida seria maior, pois o capacitor tem mais ciclos de carga. Talvez você nunca precise substituir o capacitor. Simplificando, uma bateria é mais eficiente, confiável e muito mais barata. Pode ser necessário substituí-lo a cada 5 anos, mas é um preço pequeno a pagar pela confiabilidade. Considerando o quanto a bateria é mais barata, não é fácil. Provavelmente bom para um impulso de emergência caro. Mas também é uma bateria. A bateria está mais pesada ... então ...
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