Reducción de la brecha de rendimiento entre los condensadores eléctricos de doble capa y las baterías: serie HL de Panasonic con dispositivos que no requieren supervisión tras su instalación
Los condensadores eléctricos de doble capa (EDLC), también conocidos como supercondensadores o ultracondensadores, están cada vez más en el punto de mira de la investigación y el desarrollo debido a su rendimiento a la hora de suministrar energía, que llena perfectamente el vacío que hay entre condensadores dieléctricos y baterías tradicionales. Esta atención proviene principalmente de aplicaciones en dispositivos electrónicos portátiles, vehículos eléctricos, almacenamiento de electricidad a granel en centrales eléctricas y "nivelación de carga" de fuentes renovables, como la energía solar y la energía eólica. Los complejos desafíos que presenta el suministro de energía descentralizado del futuro solo se pueden superar sobre la base de nuevas tecnologías híbridas de almacenamiento eléctrico.
Los EDLC cuentan con una alta densidad de potencia, una capacidad de carga o descarga más rápida y un rango de temperaturas de funcionamiento más amplio, en comparación con las baterías. Debido a que almacenan la energía de forma electroestática, pueden pasar por cientos de miles de ciclos de carga o descarga sin perder capacitancia. A pesar de todas sus ventajas, su bajo nivel de tensión y una capacidad relativamente baja constituyen un cuello de botella para los condensadores en comparación con las baterías o los sistemas de flujo redox.
Serie HL: condensador de oro con características excepcionales
La capacitancia depende principalmente del área de superficie de la capa doble eléctrica. El carbón activo se utiliza para formar una gran área de superficie para los electrodos, que da lugar a una capacitancia de hasta 100µF. Junto con la serie HL, Panasonic presentó un electrolito sin acetonitrilo de alto rendimiento que es, en gran medida, antialcalino y no conlleva riesgos. De este modo, los condensadores de oro de Panasonic cumplen con la normativa RoHs y no están sujetos a severos reglamentos sobre de reciclaje
El excelente comportamiento de la resistencia interna durante la vida útil y la estabilidad de la capacidad durante todo el tiempo de uso permiten obtener mayor rendimiento con menor capacitancia que antes. Esto acerca los condensadores electroquímicos a las baterías, y permite lograr un rendimiento de carga y descarga superior en comparación con las baterías secundarias.
Como consecuencia, podrás crear tu circuito de fuentes de alimentación con menos condensadores.
A modo de resumen: la nueva serie HL de condensadores eléctricos de doble capa de Panasonic te ofrece todas las cualidades necesarias que buscas para completar la gran demanda de ciclos de carga o descarga rápida.
- Larga vida útil en funcionamiento: larga vida útil sin necesidad de sustitución gracias a la primera garantía del sector de 2.000 horas.
- Salida de alta corriente (baja resistencia): salida de alta corriente gracias a la reducción de la resistencia interna, 10 mΩ o menos.
- Rango de temperatura amplio: garantía de temperatura inferior a -40 °C para su uso en condiciones ambientales severas y aplicaciones de automoción.
Aplicación:
Los supercondensadores de alta capacitancia y de alto rendimiento pueden aprovechar las soluciones de almacenamiento de energía que se pueden montar en un espacio pequeño. Cuando el supercondensador se usa como fuente de alimentación auxiliar durante la salida máxima, puede reducir el tamaño de las unidades de fuente de alimentación, agregar una función de salida más alta y mejorar el rendimiento general. Los ultracondensadores ahora cuentan con una densidad de energía y potencia alta, por lo que se están desarrollando nuevas aplicaciones para EDLC a un ritmo cada vez mayor. Entre las aplicaciones de los ultracondensadores se incluyen: copias de seguridad de almacenamiento/datos de la memoria en caché en caso de que se produzca un fallo en el suministro eléctrico.
Copias de seguridad de almacenamiento/datos de la memoria en caché en caso de que se produzca un fallo en el suministro eléctrico
Las aplicaciones de electrónica de consumo, informáticas y de comunicaciones son de gran interés para un ingeniero de diseño convencional. En estos productos, los supercondensadores se diseñan con frecuencia para la protección de la memoria. La alimentación de reserva interna es otra de las aplicaciones comunes. Los supercondensadores se pueden utilizar como sustitución de la batería o como fuente de alimentación de reserva redundante a corto plazo. En este caso, el condensador puede actuar como fuente de alimentación durante un periodo corto de tiempo. Las baterías son la alternativa a los condensadores en estas aplicaciones. Normalmente, su vida útil no es larga y, por tanto, es necesario sustituirlas de forma regular. Los dispositivos de consumo actuales son también baratos en la medida en que una batería podría costar hasta el 20 % del precio del dispositivo. Los EDLC son, por consiguiente, una buena elección como fuente de alimentación de reserva debido a su larga vida útil. La figura de abajo muestra el esquema de la copia de seguridad de memoria de un reloj a través de un supercondensador.
Automoción
Los vehículos eléctricos con batería se enfrentan a limitaciones como una baja densidad de potencia, ciclos de carga o descarga limitados, dependencia de temperaturas altas y un tiempo de carga largo. Los ultracondensadores, en virtud de su tecnología, no presentan tales limitaciones, aunque sí otras, como una densidad baja de energía y altos costes. La combinación de los dispositivos de almacenamiento puede ser una buena alternativa. Los requisitos de carga máxima que pueden derivarse de acelerar o ascender colinas se pueden satisfacer con un dispositivo de alta potencia, como un banco de supercondensadores. Además, el uso de supercondensadores también hace posible el frenado regenerativo. La figura de abajo muestra la fuente de alimentación de reserva del freno electrónico en caso de que se produzca un fallo en la alimentación de la batería:
Aplicaciones de energía renovable
En aplicaciones fotovoltaicas, las baterías deben sustituirse cada 3-7 años debido a que los ciclos continuos tienen un efecto perjudicial sobre estas. Por el contrario, los supercondensadores se pueden cargar y descargar rápidamente, y durante un ciclo mayor que el de las baterías, lo que se traduce en que solo será necesario cambiarlos cada 20 años, cuando termina la vida útil de los paneles fotovoltaicos. De esta forma, se reducen los costes de los ciclos de vida al eliminar los requisitos de mantenimiento frecuentes. La eficiencia energética es siempre la principal preocupación en la generación de energía renovable, y los supercondensadores demuestran una mayor eficiencia de carga que las baterías. Una batería de plomo-ácido, por ejemplo, puede perder hasta un 30 % de la energía durante la carga, mientras que los EDLC solo perderían un 10 %. Además, la capacidad de operar de manera eficiente en un rango más amplio de temperaturas es otra de las ventajas del uso de supercondensadores. Algunas estaciones remotas pueden estar ubicadas en climas fríos, y si las baterías se usan para almacenamiento de energía, los sistemas auxiliares tendrán que mantener la temperatura similar a la temperatura ambiente, lo que implica un coste y un consumo de energía adicional.
Artículo escrito por Panasonic_Corporation
Panasonic Industry Europe GmbH forma parte del grupo global Panasonic, y ofrece productos y servicios industriales en Europa. Como socio del sector de la industria, Panasonic investiga, desarrolla, fabrica y suministra tecnología que contribuye a mejorar la vida de las personas y el planeta. Con casi 100 años de conocimientos de ingeniería en electrónica, Panasonic se posiciona como el mejor proveedor en lo que respecta a la experiencia en ingeniería combinada con la competencia en lo relativo a soluciones.
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