211service.com
Ultracaps gali padidinti hibridinio efektyvumą
Remiantis mokslininkų skaičiavimais, energijos kaupimo įrenginiai, vadinami ultrakondensatoriais, gali šimtais ar net tūkstančiais dolerių sumažinti įkraunamų hibridinių transporto priemonių akumuliatorių kainą, sumažindami baterijų dydį per pusę. Argonne nacionalinė laboratorija Argonne, IL. Remiantis naujausiu Kalifornijos universiteto Deiviso tyrimu, ultrakondensatoriai taip pat galėtų žymiai pagerinti kitos klasės hibridinių transporto priemonių, naudojančių mažus elektros variklius, vadinamų mikrohibridais, efektyvumą.
Tvirta galia: Šis ultrakondensatorius naudojamas hibridinių autobusų stabdžių energijai surinkti. Panašūs įrenginiai netrukus galėtų būti naudojami hibridinių automobilių savikainai sumažinti.
Ultrakondensatorių naudojimas hibriduose nėra nauja idėja. Tačiau mažėjant šių prietaisų gamybos sąnaudoms ir patobulinus elektroniką, reikalingą jų galiai reguliuoti ir jų sąveikai su baterijomis koordinuoti, jie netrukus gali tapti praktiškesni, sako Theodore'as Bohnas, Argonne's Advanced Powertrain Research Facility tyrėjas.
Nors akumuliatoriai pastaraisiais metais gerokai patobulėjo, jų gamybos sąnaudos yra pagrindinė priežastis, kodėl hibridai kainuoja tūkstančiais dolerių daugiau nei įprastinės transporto priemonės. Tai ypač pasakytina apie įkraunamus hibridus, kurie naudojasi dideliais akumuliatoriais, kad tiektų visą arba didžiąją energijos dalį trumpų kelionių metu. Akumuliatorių blokai iš dalies brangūs, nes laikui bėgant genda, o norėdami tai kompensuoti, automobilių gamintojai juos padidina, kad užtikrintų, jog jie galėtų tiekti pakankamai energijos net ir po 10 naudojimo metų transporto priemonėje.
Ultrakondensatoriai yra būdas prailginti hibridinės transporto priemonės energijos šaltinio tarnavimo laiką, sumažinant poreikį didinti akumuliatorių blokus. Skirtingai nuo baterijų, ultrakondensatoriai nesiremia cheminėmis reakcijomis, kad kauptų energiją, ir jie labai nesuyra per automobilio eksploatavimo laiką, net kai jie įkraunami ir iškraunami labai intensyviais sprogimais, kurie gali sugadinti baterijas. Trūkumas yra tas, kad jie sukaupia daug mažiau energijos nei baterijos – paprastai dydžiu mažiau. Tačiau jei ultrakondensatoriai būtų suporuoti su baterijomis, jie galėtų apsaugoti baterijas nuo intensyvių galios pliūpsnių, pvz., reikalingų pagreitinti, ir taip prailginti baterijų tarnavimo laiką. Ultrakondensatoriai taip pat galėtų užtikrinti, kad automobilis galėtų įsibėgėti taip pat gerai savo eksploatavimo pabaigoje ir pradžioje.
Bohnas apskaičiavo, kad sumažinus automobilio akumuliatoriaus dydį 25 procentais, būtų galima sutaupyti apie 2500 USD. Ultrakondensatoriai ir elektronika, reikalinga jiems suderinti su baterijomis, gali kainuoti nuo 500 iki 1000 USD, todėl sutaupoma šimtai dolerių.
Ultrakondensatoriai taip pat leistų pertvarkyti baterijas, kad sukauptų daugiau energijos. Paprastai yra kompromisas tarp to, kaip greitai galima įkrauti ir iškrauti baterijas, ir tai, kiek bendros energijos jie gali sukaupti. Iš dalies tai tiesa, nes norint greitai išsikrauti akumuliatorių, reikia naudoti labai plonus elektrodus, sukrautus daugybe sluoksnių. Kiekvienas sluoksnis turi būti atskirtas atraminėmis medžiagomis, kurios užima vietą baterijoje, bet nekaupia jokios energijos. Kuo daugiau sluoksnių naudojama, tuo daugiau atraminių medžiagų reikia ir tuo mažiau energijos galima sukaupti akumuliatoriuje. Suporavus su ultrakondensatoriais, akumuliatoriams nereikėtų tiekti galios, todėl jas būtų galima pagaminti iš kelių sluoksnių labai storų elektrodų, taip sumažinant reikalingos atraminės medžiagos kiekį. Tai leistų sukaupti dvigubai daugiau energijos toje pačioje erdvėje, sako Bohnas.
Ultrakondensatoriai taip pat gali būti naudingi labai skirtingo tipo hibridinėse transporto priemonėse, vadinamose mikrohibridais Andrew Burke , UC Davis Transporto studijų instituto mokslinis inžinierius. Kaip sukurta šiandien, šiose transporto priemonėse naudojami maži elektros varikliai ir akumuliatoriai, papildantys benzininį variklį, todėl variklis išsijungia kiekvieną kartą, kai automobilis sustoja, ir vėl užsiveda, kai vairuotojas paspaudžia akceleratorių. Mikrohibridiniai akumuliatoriai taip pat gali sugauti nedidelę dalį energijos, kuri paprastai švaistoma kaip šiluma stabdant. Kadangi ultrakondensatoriai gali greitai įkrauti ir išsikrauti nepažeisdami, būtų galima sukurti mikrohibridus, kad būtų galima daug geriau išnaudoti elektros variklį, suteikiantį trumpus energijos srautus, kai reikia pagreitinti. Jie taip pat galėtų surinkti daugiau energijos stabdydami. Remiantis Burke atliktu kompiuteriniu modeliavimu, tokia sistema važiuojant mieste įprasto variklio efektyvumą pagerintų 40 procentų. Įprasti mikrohibridai efektyvumą pagerina tik 10–20 procentų.
Tiek įkraunamų hibridų, tiek mikrohibridų atveju ultrakondensatoriai pagerintų našumą šaltu oru, nes jie nepriklauso nuo cheminių reakcijų, kurios sulėtėja šaltyje. Labai šaltu oru turite pašildyti akumuliatorių arba negalite važiuoti labai greitai – jūsų pagreitis būtų labai mažas, sako Bohnas. Priešingai, ultrakondensatoriai gali užtikrinti greitą pagreitį net esant žemai temperatūrai.
Markas Verbrugge'as, GM medžiagų ir procesų laboratorijos direktorius, teigia, kad iš dviejų ultrakondensatorių naudojimo būdų juos bus lengviau naudoti mikrohibriduose. Anot jo, tokiu atveju ultrakondensatoriai tiesiog pakeistų baterijas, nes sukauptų pakankamai energijos benzininiam varikliui papildyti be akumuliatorių pagalbos. Kištukiniuose hibriduose, kuriems reikia daug daugiau energijos, ultrakondensatoriai turėtų būti suporuoti su baterijomis, o tam reikės sudėtingos elektronikos, kad būtų galima koordinuoti du energijos kaupimo įrenginius. Apskritai, jūs niekada nenorite pridėti dalių prie automobilio, sako jis. Norite kuo paprastesnės sistemos, kad būtų mažiau dalykų, kurie suklys.
Verbrugge teigimu, kad ultrakondensatoriai būtų praktiški mikrohibriduose, jų gamybos sąnaudos turi sumažėti maždaug perpus, o tai gali būti įmanoma, nes daugelis didelių ultrakondensatorių gamybos proceso dalių dar nėra automatizuotos. Tačiau norint pateisinti papildomą įkraunamų hibridų sudėtingumą, jis sako, kad visa sistema turėtų kainuoti daug pigiau nei naudojant vien baterijas.
Argonne mokslininkai jau ėmėsi veiksmų, siekdami įrodyti, kad ultrakondensatoriai gali sutaupyti, nes jie trečdaliu sumažina baterijų šilumos įtampą. Jie ir toliau bando ultrakondensatorius, siekdami parodyti, kad jie gali pailginti baterijų tarnavimo laiką, o tai leistų automobilių gamintojams naudoti mažesnes baterijas ir sutaupyti pinigų.