Суперконденсаторы как автомобильные аккумуляторы [закрыто]


12

Я видел видео на YouTube о суперконденсаторах, заменяющих автомобильные аккумуляторы. Это практично? И если так, почему они не были предложены на автомобильном рынке?

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

тип суперконденсатора, который он использует, имеет следующую спецификацию:

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

Обратите внимание, что он содержит 8 125 Джоулей накопленной энергии.

Затем, если вы зайдете на http://www.rapidtables.com/calc/electric/Joule_to_Watt_Calculator.htm и введете 8125 в поле и скажем, 5 секунд запуска (он будет запускаться через 1 секунду в действительности). Затем вы получаете 1625 Вт. Помните, что 1 л.с. = 750 Ватт, поэтому у вас чуть более 2 л. С. Помните, что он использует шесть из них. 6 х 8125 = 48 750 Дж при 16,2 В
(для 2-секундного пуска это более 24 000 Вт (32 л.с.) мгновенной мощности) Достаточно легко запустить автомобиль. Без батареи тоже.

Хороший автомобильный аккумулятор будет иметь 700 CCA. @ 14 В = 9800 Вт (13 л.с.). Разница (Средний стартер составляет от 1,9 до 2 л.с.)

Здесь, со временем, я опубликую больше видео, чтобы поддержать мое требование:

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

Итог: если у вас достаточно фарадов, у вас есть плотность энергии.

И это действительно решает вопрос раз и навсегда ...

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


16
Чему научили вас исследования плотности энергии и емкости батарей по сравнению с конденсаторами?
Транзистор

3
Очень похожий вопрос месяц назад на Mechanics.SE: заменить автомобильные аккумуляторы на конденсаторы?
Ник Алексеев

2
Часть проблемы с вашими новыми вычислениями заключается в том, что вы не получите эту полную энергию, если конденсатор не будет полностью разряжен . Вы должны предположить некоторое падение напряжения (скажем, от 12 до 8 В) и рассчитать разницу в энергии между этими напряжениями. И сбить повторные правки.
W5VO

1
@TimSpriggs Большинство пусковых двигателей работают не очень хорошо при 0 В, поэтому указание полной сохраненной энергии вводит в заблуждение. Вы можете получить эту энергию, только если полностью разрядите конденсатор. В какой-то момент напряжение на конденсаторе недостаточно для запуска стартера.
W5VO

1
Еще в 1970-х годах, когда у большинства мотоциклов был пусковой стартер (у некоторых также был электрический старт), замена батареи для мотоциклов очень большим конденсатором была практичной.
Роберт Бристоу-Джонсон

Ответы:


61

Это не практично. Я не знаю, почему люди делают это, никакой пользы нет. Это равносильно злоупотреблению чем-то полезным. Проще говоря, эти видео сделаны людьми, которые не знают, что они делают, и неправильно используют суперконденсаторы для странного и бессмысленного применения, к которому они ни хорошо не подходят, ни даже практичны. И они предлагаются на автомобильном рынке, но не в качестве замены аккумуляторов, по той же причине, что фары предлагаются на автомобильном рынке, а не в качестве замены автомобильной стереосистемы. Потому что это не имеет никакого смысла.

Единственная причина существования суперконденсаторов - плотность мощности. У них ужасная плотность энергии, и эта ужасная плотность энергии во много раз превышает стоимость. Весь смысл батареи - это накопление энергии. Использование суперконденсаторов для выполнения того, что они делают хуже всего, вместо того, чтобы быть дешевым, легкодоступным и проверенным на протяжении более 100 лет, является ... самым добрым, но слишком слабым словом, которое я могу использовать, чтобы описать это "глупо".

Эти видео существуют, но только потому, что есть видео, это не делает их хорошей идеей. Это не так.

Что является хорошей идеей является использованием суперконденсаторов по той причине , что они существуют, что неудивительно , является точным способом они используются в автомобильной промышленности. Батареи имеют большую плотность энергии , но по сравнению с суперконденсаторами (или любыми конденсаторами), батареи даже не приближаются по плотности мощности . Кроме того, принуждение батареи к подаче большого количества энергии является трудным для нее и уменьшит ее длительный срок службы, и чем быстрее вы разрядите батарею, тем ниже будет ее кажущаяся энергетическая емкость. Батарея будет работать намного дольше, если ее разряжать с частотой 10 часов по сравнению с 1 часом. То есть со скоростью, которая разряжает его за 10 часов против всего 1 часа. Более высокая мощность означает более высокую скорость разряда.

Этот недостаток плотности мощности является двунаправленным: батареи плохо генерируют огромные выбросы энергии и плохо принимают их. Им нравятся вещи приятные и устойчивые. Вот где приходят суперконденсаторы. Они имеют ужасную плотность энергии, но большую плотность мощности. В 99% случаев большие скачки мощности, требуемые в автомобильной промышленности, также невелики - такие вещи, как торможение, скачок ускорения, пусковой ток стартера и тому подобное. Единственный разумный (и предполагаемый) способ использования суперконденсатора заключается в добавлении к батарее, а не в замене батареи.Они прекрасно дополняют друг друга. Батарея имеет дело с хранением тонн энергии, в то время как конденсаторы поставляют ее на большой мощности, когда это необходимо. Они позволяют такие вещи, как захват почти всей энергии обратно от регенеративного разрушения, потому что всю эту энергию можно просто сбросить прямо в них, и они будут обращаться с ней как с чемпионами. Затем он может быть откачан обратно в аккумулятор с контролируемой скоростью, с которой аккумулятор может справиться.

Суперконденсаторы могут позволить даже очень слабой батарее в экстремально холодном состоянии запустить автомобиль, потому что батарея освобождается от потребности в энергии. Но эта слабая батарея будет продолжать работать и все же медленно, но верно перезаряжать конденсаторы и оставаться заряженной еще долго после того, как машины этих видеопроизводителей погибнут в воде.

Короче говоря, они используются в автомобильной промышленности, и люди в этих видеороликах просто тратят деньги на то, чтобы сделать свои машины менее значительными во многих отношениях, злоупотребляя суперконденсаторами таким образом, что это только наносит ущерб. Они не являются заменой батарей, потому что батареи хранят тонны энергии, а конденсаторы - нет. Используемые в тандеме, однако, они очень хорошо подходят друг к другу и выявляют слабость в областях, где другие слабы.


5
Поздравляю, пока единственный из ответов, кто знает, что такое автомобильный аккумулятор. :)
труба

6
«Разбивать» свой автомобиль не рекомендуется, рекомендуем заменить его на «торможение».
Хоббс

6
В вашем ответе похоронено предложение, которое заслуживает большего внимания. Вы сказали: «... заставлять батарею обеспечивать большое количество энергии - это тяжело для нее и сокращать срок ее службы…» Другими словами, использование SuperCap в качестве дополнения к батарее может продлить срок службы батареи. особенно в «бурных» приложениях.
Соломон Слоу

5
@TimSpriggs Я думал, что он довольно ясно. Нет смысла заменять батарею суперкапсами, но есть преимущество в использовании обоих одновременно. Это отличный и хорошо написанный ответ. Ваши комментарии предполагают, что, возможно, вы на самом деле не искали кого-то, чтобы ответить на ваш вопрос. Если так, боюсь, вы пришли не на тот сайт. :-)
Адам Хаун

1
@tim spriggs, какая часть мнения? Текущие супер-колпачки не имеют плотности энергии, необходимой для полной замены чего-то вроде автомобильного аккумулятора ... Это факт.
Джаррод Кристман

7

Это сравнение килограмм за килограмм.

Недостатки суперконденсаторов

  • Более низкая плотность энергии, чем у батарей.
  • Более высокие показатели саморазряда. Теряет заряд с течением времени.

Преимущества суперконденсаторов

  • Может получать заряд быстрее, чем батареи.
  • Может выводить больше тока, чем батареи.

Суперконденсаторы лучше, чем батареи в качестве источника энергии , но они хуже, чем батареи в хранении энергии . В автомобилях суперконденсаторы иногда встречаются в KERS (Kinetic Energy Recovery System), где они поглощают большое количество энергии, когда автомобиль замедляется, только для того, чтобы выбросить эту мощность обратно в двигатели через несколько секунд. Но суперконденсаторы не могут служить практической заменой бензобака при современном состоянии техники.


3
Автомобильные аккумуляторы не используются для вождения автомобилей, они используются для запуска автомобилей.
труба

5
@pipe Если это не один из тех новомодных Teslas.
Ник Алексеев

5
Многие гибриды используют батареи для поглощения энергии от разрушения, с тем чтобы использовать его несколько секунд или минут спустя. Большие крышки потенциально могут быть лучше, чем батареи для этой цели.
Суперкат

3

Во-первых, было бы неплохо, если бы вы опубликовали ссылку на видео, о котором вы говорите, чтобы мы сами могли посмотреть на него, и вам не приходилось догадываться, о чем именно вы говорите.

Во-вторых, ответ - нет. Это не возможно отдаленно с текущим уровнем техники. Начните с простого поиска Google по «плотности энергии», и вы найдете старую добрую Википедию . Глядя на это, вы найдете удельную энергию около 44 МДж / кг для бензина и около 0,04 МДж / кг для суперконденсаторов. Это говорит о том, что тот же вес бензина будет давать в 1000 раз больше энергии, чем суперкапы. Это вводит в заблуждение примерно в 3 раза, так как бензин нужно сжигать в двигателе внутреннего сгорания, а практические двигатели с микросхемой эффективны только на 30%. Тем не менее, это дает бензину около 250 или 300 к одному преимуществу. Иными словами, электромобиль с таким же весом суперкапа, что и 25-галлонный бензобак, будет эквивалентен примерно 1-пинтовому резервуару.

Так что нет, это не практично. Например, его можно использовать в качестве временного буфера для хранения энергии, восстановленной за счет рекуперативного торможения, но этого недостаточно.

РЕДАКТИРОВАТЬ - со ссылками на видео и лист данных, я могу ответить более полно.

Во-первых, я признаю, что мой ответ лучше подходил для обсуждения электромобилей, поэтому я постараюсь лучше сосредоточиться на стартере и других вопросах.

t=3600013=2769 seconds=46 minutes

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

Это не совсем так, поскольку стартерные двигатели на самом деле не потребляют 600 ампер. Вместо этого 100 ампер является более разумным числом. При этих обстоятельствах суперкапс будет терять около 1/4 вольт в секунду. Это проблема? Я отмечаю, что текущее редактирование OP предполагает, что стартер должен обеспечивать питание только в течение приблизительно 1 секунды. Это говорит о том, что плакат живет в теплом климате и никогда не водит старые автомобили, которые не заводятся легко. Для таких людей суперкап подойдет. Для остальных не так уж и много.

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

3
Автомобильные аккумуляторы не используются для вождения автомобилей, они используются для запуска автомобилей.
труба

@pipe: аккумуляторы гибридных автомобилей используются для обеспечения движения; иногда на длительные периоды, а иногда просто в качестве дополнения, чтобы помочь автомобилю набрать скорость.
Суперкат

@supercat Технически верно, но если вы идете в магазин и спрашиваете, где у них автомобильные аккумуляторы, я уверен, что они не собираются предполагать, что вы хотите новые аккумуляторы для своего гибрида.
труба

3
Нет, но я хотел сказать, что хотя суперкапы не могут заменить все батареи в автомобиле, они могли бы с пользой заменить некоторые батареи в некоторых видах гибридов.
суперкат

Сколько ссылок вы хотите?
Тим Сприггс

0

Автомобильный аккумулятор (в традиционной бензиновой / дизельной машине я собираюсь игнорировать гибриды и электромобили здесь) используется для запуска автомобиля, а также для подачи питания на различные нагрузки, которые используются при выключенном двигателе.

Конденсаторы, как правило, имеют более эффективную зарядку / разрядку, чем аккумуляторы, и нет никаких реальных проблем с износом при большом количестве циклов, но они НАМНОГО более низкие плотности энергии. Таким образом, небольшой банк суперкапов может успешно завести автомобиль (как показывают эти видео), но он также разряжается очень быстро, если у вас есть какие-либо значительные нагрузки, включенные с остановленным двигателем. В видео, связанном в вопросе, вы видите, что напряжение быстро падает, когда он включает фары.

Это будет основной PITA, если вам придется делать придорожный ремонт ночью.


Аккумулятор может так же легко оставить вас на мели. Замкнутая батарея, мертвые элементы, замороженная батарея и т. Д.
Тим Сприггс

@TimSpriggs Не так просто. У меня было пять таких ошибок в моей жизни. Супер конденсатор будет оставить вас на мель, каждый раз.
user207421

Вы не знаете этого, потому что вы никогда не устанавливали одну и ту же настройку суперкап в своей машине. Ты сейчас? :)
Тим Сприггс

0

Конденсаторы быстро заряжаются, но также быстро разряжаются. Следовательно, почему мы используем батареи. Аккумуляторы держат заряд дольше. Таким образом, если вы случайно оставите фары включенными на 5 минут, машина запустится. Конденсаторы также стоят дороже. Единственное преимущество, которое я вижу, заключается в том, что ожидаемый срок службы будет больше, поскольку конденсатор имеет больше циклов зарядки. Возможно, вам никогда не придется заменить конденсатор. Проще говоря, аккумулятор более эффективен, надежен и намного дешевле. Возможно, вам придется заменять его каждые 5 лет, но это небольшая цена за надежность. Учитывая, насколько дешевле батарея, это ежу понятно. Вероятно, хорошо для дорогостоящего экстренного повышения. Но аккумулятор тоже. Батарея тяжелее, хотя ... так что ...

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.