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Presentación
NombresEdwin
Alberto
ApellidosCáceres
Valerio
Matrícula
2011-5702
Correo
TemaUltra capacitores
ProfesorIng. Julio Ferreira
2
Índice
Presentación: Pág. 1
Índice: Pág. 2
Lista de figuras: Pág. 3
Nomenclaturas: Pág. 4
Introducción: Pág. 5
Contenido: Pág. 6 – 28
Conclusión: Pág. 29
Bibliografía: Pág. 30
3
Lista de figuras
Figura 1. Tecnología de almacenamiento de ultra capacitores, Pág. 7
Figura 2. Ultra capacitor Ioxus de 5000F, Pág. 9
Figura 3. Materiales de fabricación, Pág. 11
Figura 4. Carga de un ultra capacitor., Pág. 13
Figura 5. Funcionamiento interno de un ultra capacitor, Pág. 14
Figura 6. Funcionamiento interno de un ultra capacitor con nanotubos de carbón, Pág. 15
Figura 7. Materiales de un ultra capacitor, Pág. 16
Figura 8. Ultra capacitor para automóviles, Pág. 18
Figura 9. Interior de un ultra capacitor, Pág. 19
Figura 10. Tabla de comparación entre ultra capacitores y baterías de litio, Pág. 20
Figura 11. Operación de ultra capacitores, Pág. 22
Figura 12. Ultra capacitor automotriz, Pág. 23
Figura 13. Tecnología Nanotube, ultra capacitores, Pág. 25
Figura 14. Ultra capacitores carbotech, Pág. 26
Figura 15. Ultra capacitor instalado en automóvil Pág. 28
4
Nomenclaturas
1. I: Corriente
2. V: Voltaje
3. Vmax: Voltaje máximo
4. Vmin: Voltaje mínimo
5. C: Valor del capacitor
6. VR: Voltaje nominal
7. UPS: Fuente de alimentación ininterrumpida
8. AMR: Lectura automática de medidores
9. mA: Mili amperes
10. mW: Mili Watts
5
Introducción
¿Qué es exactamente un ultra capacitores? Decir que se trata de una batería con esteroides es
simplificar demasiado las cosas, pero lo hacen, en efecto, un aspecto más o menos como una
batería, es más poderoso que una batería, y puede ser cargada y descargada hasta un millón de
veces y en tan sólo cuestión de segundos.
En respuesta a la evolución del panorama global, la energía se ha convertido en un foco primario
de las principales potencias mundiales y la comunidad científica. Ha habido un gran interés en
desarrollo y perfeccionamiento de los dispositivos de almacenamiento de energía más eficientes.
Uno de tales dispositivos, el ultra capacitor, ha madurado significativamente en la última década
y ha surgido con el potencial para facilitar avances importantes en el almacenamiento de energía.
Los ultra capacitores, también conocidos como ultra condensadores o condensadores
electroquímicos, utilizar materiales de los electrodos de superficie elevadas de la zona y delgadas
dieléctricas electrolíticos para lograr capacitancias de varios órdenes de magnitud más grandes
que los capacitores convencionales. Al hacerlo, los ultra capacitores son capaces de alcanzar
mayores densidades de energía mientras que todavía mantiene la característica de característica
de alta potencia de la densidad de los capacitores convencionales.
6
Ultra capacitores
Con un ciclo de vida de más de un millón de cargos, los ultra capacitores son ideales para
aplicaciones que requieren cargas frecuentes, rápidas y altas, como los vehículos híbridos que
están en constante frenado y aceleración. Sin embargo, puesto que tienen una densidad mucho
menos energía que las baterías de almacenamiento, que no sirven como una fuente de energía a
largo plazo.
Capa de separación Ultra Thin
La zona de separación entre los electrodos positivos y negativos se redujo de milímetros de
capacitores electrostáticos para micras de capacitores electrolíticos a nanómetros de ultra
capacitores. Por lo tanto, la relación de área superficial a la capa de separación en ultra
capacitores es una prioridad de magnitud mayor que sus predecesores.
El ultra capacitor es una nueva forma de almacenar la energía eléctrica que va a eclipsar las
baterías químicas en el futuro cercano. En lugar de almacenar energía electroquímicamente, lo
almacena en un campo eléctrico. Los ultra capacitores tienen múltiples ventajas sobre las baterías
convencionales, incluyendo una vida útil de más de 10 años, la resistencia a los cambios de
temperatura, los choques, la sobrecarga, y la eficiencia de descarga. Ellos requieren menos
mantenimiento que las baterías convencionales y son luz en el medio ambiente cuando son
desechados por carecer de sustancias químicas tóxicas.
7
Estas baterías futuristas se han realizado desde la década de 1960, pero sólo en la última década
se han vuelto rentables para su uso en electricidad de alto consumo, herramientas del coche
eléctrico a los equipos especializados. Son muy populares para aplicaciones de "puente", en el
que el poder de copia de seguridad como comienzos en los sistemas primarios fallan, la
producción de "cero tiempo de inactividad" combinaciones de energía.
Debido a que no se puede sobrecargar, los ultra capacitores son ideales para recuperar el poder
de las cosas como el frenado. Y pueden ser recargadas en pocos minutos. La única desventaja de
los ultra capacitores es que necesitan ser más grandes que las baterías con el fin de compartir la
misma carga.
Figura 1. Tecnología de almacenamiento de ultra capacitores.
Fuente: http://www.altomelbilen.dk/presentationer/Maxwell,%20ultracapacitors.pdf
8
Con más de una historia de 30-años de desarrollo, el ultra capacitor no es una tecnología nueva,
pero su utilización como un medio para el almacenamiento y la entrega de potencia está
creciendo en varias áreas de aplicación. La aplicación más popular hoy en día para los módulos
de ultra capacitores en el mercado de transporte es para uso en vehículos de parada-arranque.
El mercado de parada y arranque está experimentando un rápido crecimiento en Europa, debido
al endurecimiento de los requisitos de reducción de emisiones para los vehículos con motores
diésel. Los ultra capacitores se han probado en proyectos piloto en los autobuses eléctricos y los
vehículos de pila de combustible, pero que no están siendo utilizados en grandes cantidades
comercialmente en otros segmentos de transporte de mercado. En etapa temprana solicitudes de
ultra capacitores también incluyen a escala de malla de almacenamiento de energía y las turbinas
eólicas.
Las grandes ventajas de los ultra capacitores sobre su competencia primaria (baterías) son de
ciclo de vida superior y densidad de potencia. Sin embargo, los ultra capacitores son vistos como
demasiado costoso para la mayoría de las aplicaciones de almacenamiento de energía y la
tecnología es comúnmente visto como no lo suficientemente maduro para aplicaciones de
transporte. Los avances en la tecnología y la reducción de costos en el costo de los ultra
capacitores no han seguido el ritmo de las baterías de iones de litio debido principalmente a
inversiones de menor cuantía en la investigación y el desarrollo y la fabricación. Los
investigadores están desarrollando ultra capacitores híbridos que incluyen componentes de las
baterías en los esfuerzos para mejorar en gran medida la densidad de los dispositivos de energía.
9
Más allá de las aplicaciones en automóviles, continúa, cuando se combina con las pilas de
combustible en aplicaciones de movilidad stop-and-go, tales como carretillas elevadoras, los
ultra capacitores proporcionan energía para la elevación y la aceleración y el frenado
regenerativo, permitir en aplicaciones de energía de reserva ( que van desde los hospitales a
edificios de oficinas, fábricas y hogares ), proporcionan instantáneamente disponible a corto
plazo poder puente. En muchas aplicaciones que amortiguan los picos de demanda de potencia,
permitiendo a nuestros sistemas escalables de pilas de combustible para ser optimizado para el
tamaño y costo bajo.
Figura 2. Ultra capacitor Ioxus de 5000F.
10
Fuente:www.google.com.do/imgres?q=ultra+capacitores+definicion&um=1&hl=es&sa=N&biw=1600&bih=756&tbm=isch&tbnid=M1I0eXjWEdpvJM:&imgrefurl
Honda Motor Company está usando ultra capacitores en su FCX vehículo híbrido de pila de
combustible, unos pocos modelos de ensayo de los cuales ya están en el camino de California.
Según un portavoz de Honda, el uso de los ultra capacitores, se ha ganado una ventaja en la
eficiencia energética y la capacidad de respuesta del acelerador sobre los competidores que
persiguen la batería híbrida o modelo de pila de combustible.
En febrero de 2004, Maxwell Technologies de San Diego anunció que ha contratado para la
prestación ultra capacitores para 27 híbridos gasolina-eléctricos en autobuses que se están
construyendo para el Tránsito de Long Beach, California. Más allá de estos ultra capacitores ya
superlativos, una nueva generación con 10 veces más capacidad de almacenamiento de energía
se anunció recientemente.
El capacitor se ha recorrido un largo camino desde su invención en 1745 como un frasco de
vidrio lleno de líquido con una capa de papel de aluminio envuelto alrededor del exterior. A
través de sus generaciones de mejoras tecnológicas, los condensadores han pasado de una
curiosidad de laboratorio a un instrumento importante laboratorio y, a lo largo del siglo XX, un
componente clave de los circuitos eléctricos. El principio básico de funcionamiento del
condensador es la de almacenamiento de carga: partículas con carga positiva recoger en una
superficie y las partículas cargadas negativamente en un segundo cercano, pero separado
eléctricamente, superficie. Las dos superficies se denominan electrodos. Los condensadores
almacenan cargas eléctricas en forma estática para uso posterior.
11
Figura 3. Materiales de fabricación.
Fuente: http://www.altomelbilen.dk/presentationer/Maxwell,%20ultracapacitors.pdf
Tres factores principales que determinan la cantidad de energía eléctrica de un ultra capacitor,
este puede almacenar: el área de superficie del electrodo, la distancia de los electrodos de
separación, y las propiedades de la capa aislante que separa los electrodos. La historia de
capacitores se ha escrito por numerosos científicos, que han descubierto los principios de
operación del condensador y mejora su capacidad de almacenamiento, aumentando el área de
12
superficie del electrodo, la disminución de la distancia de separación del electrodo, y la mejora
de la capa aislante.
Los ultra capacitores encarnan una nueva ronda de las innovaciones más allá de los capacitores
electrolíticos. La distancia de separación de carga en ultra capacitores ( más conocido
técnicamente como electroquímicos de doble capa ) se ha reducido a, literalmente, las
dimensiones de los propios iones dentro del electrolito. Aquí, las cargas no están separados por
milímetros o micrómetros (micras) pero por unos pocos nanómetros. En los tres ejemplos, que
van desde los capacitores electrostáticos para capacitores electrolíticos a los ultra condensadores,
la distancia de separación de carga en cada caso se ha reducido en tres órdenes de magnitud,
desde milímetros (10-3 metros) a micras (10-6 metros) a nanómetros ( 10-9 metros).
El acoplamiento de la distancia de separación ultra pequeño con un área de superficie
relativamente extensa, en ultra capacitores la relación del área superficial disponible para la
distancia de separación de carga ha crecido hasta un sorprendente 10 elevado a la potencia
duodécimo. Es esta relación, de hecho, que hace que los condensadores "ultra". La capacidad de
retener cargas eléctricas opuestas en equilibrio estático a través de espaciamiento molecular es
una característica clave.
El camino evolutivo que lleva a los ultra capacitores de hoy se originó en el trabajo de la
Standard Oil de Ohio Research Center (SOHIO) a principios de 1960. Sohio investigadores
descubrieron que dos piezas de carbón activado sumergió en una solución acuosa de electrolito y
conectado entre los terminales de una batería actuó como un capacitores. Más tarde, los
científicos Sohio exploró el uso de electrolitos orgánicos, pero en ese momento (1970) en
13
realidad no había mercado para estos dispositivos y poco entendimiento de lo que ocurría en
ellas. Sin embargo, este nuevo tipo de condensador funcionó muy bien.
SOHIO licenciado su tecnología de doble capa de condensadores, como llegó a ser conocido, a
NEC en 1971. Durante la década de 1980 la empresa Matsushita Electric patentó un método de
fabricación que tienen electrodos ultra capacitores mejorados. Como diseñadores se
familiarizaron con la tecnología, las aplicaciones proliferado, especialmente para los tipos de
monedas de células de los ultra capacitores como los fabricados en Japón por Nippon Electric
Company, vidrio Elna / Asahi, y Matsushita ( condensadores de monedas celulares son similares
en apariencia a las pequeñas baterías comunes a los relojes, cámaras y dispositivos electrónicos
portátiles).
Figura 4. Carga de un ultra capacitor.
Fuente: http://spectrum.ieee.org/green-tech/advanced-cars/the-charge-of-the-ultra-capacitors/0/farads
14
En moneda temprano, o "botón", células, uno de los electrodos fue el aluminio superficial puede
formar la base de la célula. El segundo electrodo era la unidad combinada de la tapa de aluminio
en forma de disco más un adjunto de carbono poroso sedimento formado presionando juntos
carbón activado en polvo y ácido sulfúrico diluido. En estas células, el gránulo de carbono y el
aluminio pueden están aislados eléctricamente uno de otro por un separador de ion-permeable. El
contacto entre la lata y la tapa está bloqueado por una junta de goma. A lo largo de la década de
1980 y 90, de fabricación de los ultra capacitores era sobre todo un arte.
Dando números a las tendencias en el rendimiento y los costos de capacitores requiere un poco
de lenguaje capacitor: capacidad y faradio. Capacidad se refiere a la capacidad única del
capacitor para almacenar energía electrostática (que es diferente de la energía electroquímica
almacenada por la batería). Un faradio es la unidad de medida de capacidad. Ultra capacitores de
hoy alcanzar capacidades que van hasta 2700 faradios, mientras que toda la familia de
condensadores ofrece capacidades que van hasta microfaradios (10-6 faradios), Nanofarads
(Faradios 10-9), e incluso picofaradios (10-12 Faradios).
Figura 5. Funcionamiento interno de un ultra capacitor.
15
Fuente: http://spectrum.ieee.org/green-tech/advanced-cars/the-charge-of-the-ultra-capacitors/0/farads
Recientemente, las técnicas de montaje automatizadas han reemplazado a los aspectos de trabajo
intensivo de fabricación ultra capacitores y los costos han disminuido sustancialmente. Por
ejemplo, a mediados de 1980 un 2,3 voltios ultra capacitor a una potencia de 470 Faradios y
fabricada por Panasonic (Matsushita Electric) cuestan alrededor de $ 2 por Faradio. Hoy, ese
mismo un ultra capacitor costaría una vigésima tanto a los 10 centavos de dólar por faradio, y los
costos siguen disminuyendo rápidamente a medida que la constante automatización sustituye
montaje a mano. Según fuentes bien informadas, cuando los costos de ultra capacitores disminuir
por un factor de 20 a menos de 0,5 centavos de dólar por Faradio, estos componentes serán
asequibles en aplicaciones de consumo para automóviles.
Los científicos están ocupados en las fronteras de la investigación de ultra capacitores,
presionando al alza la calificación de capacidad y empujar hacia abajo los costos. En octubre de
2003, JEOL Ltd. en Tokio anunció una mejora de ultra capacitores que se refiere como un
condensador Nanogate o nano-carbón.
Este nuevo componente tiene una densidad de energía de 50 a 75 vatios-hora por kilogramo, más
de 10 veces mayor que la de los ultra capacitores existentes.
Figura 6. Funcionamiento interno de un ultra capacitor con nanotubos de carbón.
16
Fuente: http://spectrum.ieee.org/green-tech/advanced-cars/the-charge-of-the-ultra-capacitors/0/farads
El dispositivo cuenta con dos electrodos de carbono formadas de un material nuevo y patentado
cuya peculiaridad reside en su alta porosidad y la accesibilidad para almacenar iones. El objetivo
de la compañía es comenzar a enviar muestras de los condensadores Nanogate a finales de 2004.
Aún más lejos en el borde experimental, los investigadores están estudiando la posibilidad de
utilizar nanotubos de carbono para los electrodos de ultra capacitores. La importancia de los
nanotubos de carbono se encuentra en sus poros uniformes nanoscópicas (alrededor de 0,8
nanómetros de diámetro), lo que podría, en teoría, almacenan carga mucho más que los
condensadores Nanogate si los nanotubos podrían ser montado adecuadamente en unidades de
macroescala.
Figura 7. Materiales de un ultra capacitor.
17
Fuente: http://seminarprojects.kreview.com/item.php?id=109
Los principales fabricantes de ultra capacitores Maxwell Technologies son hoy en los Estados
Unidos, la compañía NESS condensadores en Corea del Sur, Okamura Laboratory en Japón y en
Europa EPCOS. Estas compañías fabrican carbono-carbono, o simétrica, ultra capacitores. Es
decir, ambos electrodos tienen una construcción idéntica. Existen algunas diferencias en las sales
orgánicas y disolventes utilizados, y aquí es donde la fabricación de ultra capacitores se
convierte en propietario.
Según Andrew Burke, del Instituto de Estudios de Transporte de la Universidad de California en
Davis, los ultra capacitores carbono-carbono tienen calificaciones relativamente similares. Los
ultra capacitores producidos por las empresas enumeradas anteriormente tienen una potencia de
2,5 a 2,7 voltios, con capacidades específicas agrupadas en 5 faradios / gramo (producto
empaquetado). Por el contrario, el dispositivo de Nanogate nuevo exhibe una capacitancia de 30
faradios / gramo.
Aplicaciones de los ultra capacitores
Los ultra capacitores están encontrando su camino en aplicaciones de automoción y utilidad
como elementos de almacenamiento de energía. Utilidades tener interés en ultra capacitores
como sustitutos de los bancos de baterías que se utilizan para amortiguar corto plazo cortes en la
red eléctrica. También hay aplicaciones de los ultra capacitores en las fuentes de alimentación
continuas ubicadas en las instalaciones de clientes de servicios públicos críticos de carga, tales
como hospitales, centros bancarios, torres de control de los aeropuertos y torres de telefonía
celular. El banco de ultra capacitores sería suministrar un flujo continuo de energía a los clientes
18
de este tipo durante los segundos críticas entre un corte de energía y llevar un modo de espera
con motor diésel generador accionado en línea.
Figura 8. Ultra capacitor para automóviles.
Fuente: http://images.yourdictionary.com/ultracapacitor
Realización de un ultra capacitor
Tal vez la aplicación más generalizada de los ultra capacitores como componentes de potencia
está empezando a aparecer en la celda de combustible - automóviles con motor, algunos de los
cuales están siendo fabricados por Honda Motor Company, como se mencionó anteriormente, y
también por Toyota, General Motors, y otras para ceder a las ciudades en los Estados Unidos y
otros países. Los perfiles de rendimiento de ultra capacitores y pilas de combustible son
altamente complementarias, especialmente para los vehículos de conducción accionan en stop-
and-go de tráfico. Las células de combustible proporcionan la energía sostenida, ya que se
19
necesita, pero se quedan cortos en la entrega de la energía necesaria para la ráfaga de arranque y
la aceleración.
Los ultra capacitores sobresalen en proporcionar exactamente las explosiones cortas de energía
y también a recibir y almacenar las explosiones de energía producida por el frenado regenerativo.
Figura 9. Interior de un ultra capacitor
Fuente: http://green.autoblog.com/2006/04/26/ultra-capacitors-making-electric-hybrids-more-efficient/
Las baterías de litio del tipo utilizado en los teléfonos celulares, computadoras portátiles y
gasolina-eléctricos coches híbridos y los vehículos de pila de combustible son muy energéticos
en comparación con ultra capacitores. Por lo general, hoy en día son los ultra capacitores
comerciales que entregan sólo una décima parte de la energía de una batería comparable de peso,
no porque ellos entregan energía mucho más rápido que una batería sino, porque están ganando
terreno en un mercado ya fuertemente cortejado por los fabricantes de baterías.
20
Como cada uno de estos obstáculos se cumplen y superan, los ultra capacitores junto con pilas de
combustible serán un factor importante en el cambio hacia sistemas de automoción que respetan
el medio ambiente y eficiencia en combustible.
Más allá de los automóviles, así, la nueva tecnología parece probable para infiltrarse en los
rincones y grietas ocupadas por las baterías de hoy en día, desde linternas a teléfonos celulares y
computadoras portátiles. En el siglo XXI, el capacitor puede finalmente conseguir el respeto que
hasta ahora ha sido reclamada por la batería.
Function Ultra capacitor Lithium-ion (general)
Charge timeCycle lifeCell voltageSpecific energy (Wh/kg)Specific power (W/kg)Cost per WhService life (in vehicle)Charge temperatureDischarge temperature
1–10 seconds1 million or 30,000h2.3 to 2.75V5 (typical)Up to 10,000$20 (typical)10 to 15 years–40 to 65°C (–40 to 149°F)–40 to 65°C (–40 to 149°F)
10–60 minutes500 and higher3.6 to 3.7V100–2001,000 to 3,000$0.50-$1.00 (large system)5 to 10 years0 to 45°C (32°to 113°F)–20 to 60°C (–4 to 140°F)
Figura 10. Tabla de comparación entre ultra capacitores y baterías de litio.
Fuente: http://batteryuniversity.com/learn/article/whats_the_role_of_the_supercapacitor
Los ultra capacitores ofrecen en una amplia gama de tamaños. Esto permite la utilización de
súper condensadores en una variedad de industrias para muchas de las necesidades de energía de
requisitos.
Estas aplicaciones abarcan desde:
Miliamperios ( mA ) poder actual o milivatios ( mW ) a varios cientos de amperios de
corriente o varios cientos de kilovatios de potencia necesita. Industrias que emplean ultra
21
capacitores han incluido: la electrónica de consumo, tracción, automóviles, e industriales.
Algunos ejemplos dentro de cada industria son numerosas.
Automovilísticos - 42 V redes de suministro de vehículos, dirección asistida, controles de
válvulas electromagnéticas, generadores de arranque, la apertura de puerta eléctrica,
frenado regenerativo, híbrido de propulsión eléctrica, apoyacabezas activos del cinturón
de seguridad.
Transporte - motor Diésel de partida, la inclinación de tren, puerta de seguridad apertura,
el suministro de energía tranvía, la compensación de caída de tensión, regenerativa
frenado, accionamiento eléctrico híbrido.
Industrial - fuente de alimentación ininterrumpida (UPS), viento tono turbina sistemas
amortiguadores de energía transitoria, la lectura automática de medidores (AMR),
ascensor micro-controlador de respaldo de energía, puertas de seguridad, carretillas
elevadoras, grúas, y las telecomunicaciones.
Consumidor - cámaras digitales, computadoras laptop, PDA, GPS de mano aparatos,
juguetes, linternas, iluminación de acento solar y buscapersonas restaurante dispositivos.
La consideración para las diversas industrias en la lista, y para muchos otros es, normalmente
atribuidas a las necesidades específicas de la aplicación de los ultra capacitores tecnología puede
satisfacer. Aplicaciones ideales para ultra capacitores incluyen la energía del pulso, el poder
puente de alimentación principal y la memoria.
22
Figura 11. Operación de ultra capacitores.
Fuente: http://www.google.com.do/imgres?hl=es&sa=X&biw=1600&bih=756&tbm=isch&tbnid=L_OfvWEnX36PFM:&imgrefurl=http://gigaom.com/2011/07/12/how-ultracapacitors-work-and-why-they-fall-short/&docid=nJ6AAMnkmwFPeM&imgurl=http://gigaom2.files.wordpress.com/2011/07/column2-nrel-diagram_ultracap.gif&w=480&h=244&ei=6201UYC-M-KT0QHV_IH4Bw&zoom=1&ved=1t:3588,r:1,s:0,i:77&iact=rc&dur=545&sig=102322223263593281997&page=1&tbnh=160&tbnw=315&start=0&ndsp=18&tx=107&ty=87
Potencia de pulso
Los ultra capacitores son ideales para aplicaciones de potencia de pulso. Como mencionado en la
sección de la teoría, debido al hecho de la acumulación de energía no es un reacción química, el
comportamiento de carga / descarga de los condensadores es eficiente.
Los ultra capacitores tienen baja impedancia interna son capaces de entregar altas corrientes y
son a menudo colocado en paralelo con las baterías a un nivel de carga de las baterías,
prolongando la vida útil de la batería.
Power Bridge
23
Los ultra capacitores se utilizan como fuentes de energía temporales en muchos aplicaciones en
las que la disponibilidad de energía inmediata puede ser difícil. Esta incluyen sistemas UPS,
generadores que utilizan pilas de combustible o volantes como la copia de seguridad de
alimentación principal. Todos estos sistemas requieren un corto tiempos de arranque que permita
interrupciones momentáneas de potencia. Sistemas de ultra capacitores están dimensionados para
proporcionar la cantidad apropiada de paseo a través del tiempo hasta que la primaria fuente de
energía de reserva disponible.
Alimentación principal
Para aplicaciones que requieren potencia sólo durante períodos cortos de tiempo o es aceptable
para permitir el tiempo de carga corto antes de su uso, pueden ser ultra capacitores utilizados
como la fuente primaria de energía. Ejemplos de esto incluyen la utilización juguetes, linternas
de emergencia, dispositivos buscapersonas restaurante, solar cargado iluminación de acento, y el
poder puerta de emergencia.
Figura 12. Ultra capacitor automotriz.Fuentes: http://farm3.static.flickr.com/2235/2197973165_cc867b3712.jpg?v=0
Memory Backup
24
Cuando una aplicación que tiene una fuente de energía disponible para mantener lagoteo ultra
capacitores cargado que puede ser adecuado para respaldar la memoria, operaciones de apagado
del sistema, o notificación de eventos. Los ultra capacitores pueden se mantenga en su estado
cargado por completo y actúan como una reserva de energía para realizan funciones críticas en el
caso de pérdida de potencia. Esto puede incluir AMR por informar de corte del suministro
eléctrico, micro-controladores y memoria de la tarjeta.
Determinación del ultra capacitores y un número de ultra capacitores dependen de la aplicación
prevista. Para dimensionar correctamente el sistema de número de factores deben ser conocidos.
Estos factores incluyen el máximo y la tensión mínima de funcionamiento de la aplicación, la
corriente media o , la corriente de pico o potencia, la temperatura ambiente de operación, el
tiempo de ejecución requerido para la aplicación, y la vida útil requerida del aplicación.
Cada uno de los productos tiene un voltaje nominal (VR). Desde ultra capacitores son
dispositivos de baja tensión, esta tensión nominal es generalmente menor que la aplicación
voltaje requerido. Conociendo la tensión de aplicación máxima (Vmax) se determinan el número
de células de condensadores deben ser conectados en serie.
25
Figura 13. Tecnología Nanotube, ultra capacitores.
Fuente: http://media.treehugger.com/assets/images/2011/10/carbon-nanotues-h0001.jpg
El número de células conectadas en serie se determina por:
# series cells = Vmax / VR
A continuación, al conocer la corriente media (I) en amperios, el tiempo de ejecución requerido
(Dt) en segundos y la tensión de trabajo mínimo (Vmin), una aproximada capacitancia del
sistema se puede calcular.
CSYS = I • dV/dt = I • dt / ( Vmax – Vmin )
26
La capacitancia total del sistema se compone de la capacitancia de todos los conectados en serie
condensadores para lograr Vmax. Para condensadores conectados en la serie de la capacitancia
de las células individuales se determina por:
1/ CSYS = 1/ C1 + 1/C2 +… + 1/Cn
Para C1 = C2 = ... = Cn y reordenando la ecuación 3, la capacitancia de célula (C) está
determinada por:
C = CSYS • n
Figura 14. Ultra capacitores Carbotech.
Fuente: http://www.greentechmedia.com/articles/read/can-energ2s-carbon-tech-boost-energy-storage
Este valor de la capacitancia se puede comparar a las hojas de datos de producto a determinar el
condensador apropiado para la aplicación. Si la capacitancia calculada no es alcanzable por un
único condensador será necesario colocar uno o más condensadores en paralelo para obtener la
energía necesaria.
27
Para los condensadores conectados en paralelo la capacitancia se determina por:
C = C1 + C2 + ... + Cn
Por lo tanto, tener la capacidad calculada y dividir por la capacitancia disponible en la hoja de
datos y redondear al número entero más próximo.
Este será el número de condensadores necesarios en paralelo.
Hay muchos otros elementos a tener en cuenta para dimensionar correctamente la solicitud.
Esto incluye la resistencia interna del condensador para dar cuenta de la caída de tensión
instantánea asociada con una corriente aplicada, el ambiente temperatura de funcionamiento que
afecta a la resistencia interna y el vida del condensador, y la vida de la aplicación. Los ultra
capacitores requisito de rendimiento al final de la vida de la aplicación es necesario asegurar
inicial apropiado dimensionamiento del sistema. Las herramientas adicionales, la aplicación
notas y documentos técnicos están disponibles en nuestro sitio web para ayudar en el
dimensionamiento proceso.
28
Figura 15. Ultra capacitor instalado en automóvil.
Fuente: http://3.bp.blogspot.com/_-Q2UKsFve_U/TSF1O96NuaI/AAAAAAAAAA8/sctmLN8-5OI/s1600/IMAG0122.jpg
29
Conclusión
En base a la revisión de la literatura que se ha descrito anteriormente, parece poco probable que
ultra capacitores reemplazaran las baterías como la solución general para el almacenamiento de
energía.
Debido a su flexibilidad, sin embargo, los ultra capacitores puede ser adaptado para servir en
papeles para los cuales las baterías electroquímicas no están tan bien adaptados. Además, ultra
capacitores tienen unas características intrínsecas que los hacen ideales para funciones
especializadas y aplicaciones que complementan las fortalezas de las baterías. En particular, los
ultra capacitores tienen gran potencial para aplicaciones que requieren una combinación de alta
potencia, la carga de corto tiempo, la estabilidad de ciclismo de alto, y la vida útil larga.
Por lo tanto, los ultra capacitores pueden emerger como la solución para muchas aplicaciones
específicas sistemas de potencia. Especialmente, no ha habido gran interés en ultra capacitores
en desarrollo para aplicaciones de impulsos de energía, así como copia de seguridad y suministro
de energía de emergencia.
A pesar de las ventajas de ultra capacitores en estas áreas de nicho, su producción y aplicación ha
sido limitada hasta la fecha. Hay un número de explicaciones posibles para esta falta de
penetración en el mercado, incluido el coste alta, problemas de embalaje, y auto descarga.
30
Bibliografía
http://es.wikipedia.org/wiki/Supercondensador
http://www.electrosector.com/wp-content/ftp/descargas/ultra.pdf
http://www.altomelbilen.dk/presentationer/Maxwell,%20ultracapacitors.pdf
http://www.cantecsystems.com/ccrdocs/brief-history-of-supercapacitors.pdf
http://www1.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/pdfs/merit_review_2011/
electrochemical_storage/es038_smith_2011_p.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_double-layer_capacitor