Supercondensadores en lugar de baterías


A diferencia de los condensadores ordinarios, las baterías almacenan energía en una reacción química, y debido a esto, los iones se insertan realmente en la estructura atómica de un electrodo. A diferencia de un condensador, los iones simplemente «se adhieren». Esto es importante, porque almacenar energía sin reacciones químicas permite que los súpercondensadores se carguen y descarguen mucho más rápido que las baterías y debido a que los condensadores no sufren el desgaste causado por las reacciones químicas, también duran mucho más tiempo.

Normalmente si  descargamos nuestra batería del coche a menudo e intentamos arrancar nuestro coche una vez mas ,esto  causará más daño a la batería del coche y eventualmente  no cargará de nuevo , hasta que llegue un tiempo rodando otra vez. Sin embargo esto no es cierto para super-condensadores: por ejemplo un condensador del tamaño de una batería de célula D, tiene una capacidad de aproximadamente 20 microfaradios. Pero si tomamos un superconensador  de tamaño similar, tiene una capacidad de 300 Farads. Lo que esto significa que para la misma tensión, el supercondensador  podría en teoría almacenar hasta 15 millones de veces más energía. Sin embargo, un condensador típico de 20 microfaradios sería capaz de manejar hasta 300 voltios, mientras que un ultraconensador solo soporta  2,7 voltios pues si se usa un voltaje más alto, el electrolito dentro del supercondensador comienza a descomponerse. Por este motivo en realidad un super-condensador tiene la capacidad de almacenar alrededor de 1.500 veces la energía de un condensador de tamaño similar. Esto sería algo que usted tendría que tener en cuenta en sus intentos de almacenar energía en un capacitor.

 

Con los coches eléctricos, por ejemplo, los súper capacitores proporcionan la potencia o «impulso» necesarios para la aceleración, mientras que una batería proporciona rango y recarga el super-codensador  rodando. También suelen ir por el nombre de «Boost Capacitors» o «Boostcap» simplemente porque ese es su uso normal en la industria. La línea de productos Maxwell incluso tienen el nombre de ultracondensadores BOOSTCAP®, y estos son los que normalmente encontraría si está buscando grandes condensadores.

Mientras que algunos vehículos eléctricos están utilizando súper caondensdores  para la aceleración,estos  dispositivos también aparecen en cientos de otras aplicaciones, desde estaciones base de teléfonos celulares hasta despertadores de sistemas de audio.

Sustituto de una batería convencional

Supercondensadores son muy eficaces en la aceptación o entrega de un repentino aumento de la energía, por lo  que les convierte en una buena alternativa para una batería de 12v coche convencional.

Si le gusta usar supercondensadores en lugar de su batería de automóvil, podrían proporcionar energía durante las paradas (luces de marcha, radio, aire acondicionado, etc.) » pero también suministrarán energía para el arranque y luego se recargarán durante el próxima Intervalo de viaje .

Entonces, ¿dónde puedo realmente comprar un condensador de +12 voltios para reemplazar una batería de coche?
En realidad esto es lo que tendría que hacer:conseguir 6 ultracondensadores  pea conectarlos  en serie, pues normalmente tienen cerca de 2.5 voltios cada uno,así que 2,5 voltios x 6 = 15 voltios totalmente cargado (se podría hacer con sólo 5 super condensadores que le dan 12.5 voltios, pero no es recomendable, pues se necesitan los voltios adicionales para estar allí y además el alternador pondrá hacia fuera más de 12.5 voltios cuando está cargando de todos modos)

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La mayoría de los automóviles tienen algunos componentes electrónicos que merman  la capacidad de la batería como la alarma del coche,así que si usted deja su coche durante una semana los supercondensadores   se podría haber mermado mucho la capacidad de este y no será capaz de arrancar e el motor. Con 14-15 voltios usted no tendrá ningún problema de arrancar el coche incluso si usted lo deja por 4-5 días.

Hay un método de detener la descarga :conectar  un simple panel solar (15-20€)  para recargar los supercondensadores , por lo que si eso se usa este , siempre siempre debería tenerlos completamente cargados y listo para arrancar su coche.

Otra aspecto  interesante para  reemplazar su batería de coche convencional  por  los condensadores es el peso ya que una batería normal de plomo ácido tiene un peso de alrededor de 14 kg  y la instalación de supercondensadores unos 11kg  ,lo que permitira  ahorrar peso( >3kg)   y con ellos ofrecer una  mayor autonomía ..

 

 

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Resumidamente una batería de supercondensadoes  se cargará muy rápido y  probablemente durará toda la vida del coche  lo cual  permite ahorrar mantenimiento y dinero. También evitará la caída de voltaje al reiniciar el motor que podría estar causando que la electrónica se apague ( como por ejemplo el equipo de audio , el  navegador ,etc).

¿Qué pasa con las baterías de litio en su lugar?

Aquí hay algunas cosas que son buenas saber como que  Porsche AG, Stuttgart fue el primer fabricante de automóviles del mundo en ofrecer una batería de arranque con tecnología de iones de litio. Pesa menos de  6 kilogramos, o 10 kilogramos más ligero que la batería de plomo convencional de 60 Ah .
Ademas  pueden permaner cargadas por un año, sobrevivirán a 1000+ ciclos de la descarga y se pueden cargar completamente en 1-2 horas. Cuestan alrededor de $ 300-500.

Como vemos es cierto que la batería de litio tiene algunas ventajas sobre el uso de supercondensadores pero al igual que hablamos que  puede permanecer cargado durante un año, también hay que tener en cuenta la vida de la batería de litio (unos 3-5 años max). Como  hoy en día el costo es casi el mismo, hoy por $ 300 obtendrá 6 super-condensadores de  3000f faradios que en teoría debería durar más de 200 años ..

Mientras que las baterías más usadas hoy en día son baterías recargables de Li-ion, Li-Poly y de Fosfato de Hierro de Litio (LiFePO4). Las baterías de Li-ion y LiPo tienen una zona de seguridad por célula recomendada entre 3V (totalmente descargada) y 4.2V (totalmente cargada), aunque normalmente pueden descargarse hasta unos 2.8V sin ningún problema. La descarga por debajo de estos niveles puede causar daños irreversibles / irreparables.

Por lo tanto, estas baterías deben tener un mecanismo de seguridad incorporado, previniendo una descarga excesiva. Por el contrario, la sobrecarga también puede ser muy peligroso.

Las baterías Li-Po tienen un menor número de ciclos de recarga que el LiFePo4 (1000 = 0.2C, IEC Standard). La vida proyectada / estimada de una batería de iones de litio es de aproximadamente 3 años desde la producción.

Las baterías LiFePO4 presentan propiedades ligeramente diferentes. El LiFePO4 es un tipo de batería recargable de Li-Ion destinada a aplicaciones de alta potencia, tales como coches EV, eBikes, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas y hobby RC. Las baterías LiFePO4 tienen un voltaje de descarga más constante y se considera que ofrecen una mejor seguridad que otras baterías de litio.

Otras ventajas de las baterías recargables a base de litio incluyen la capacidad de una recarga mucho más rápida y mayores tasas de descarga que otras químicas mencionadas y usualmente un mayor número de ciclos de recarga (> 2000 ºC, estándar IEC), lo que significa una vida más larga cuando no está completamente descargado, pero su densidad de energía es inferior a la normal Li-Ion Li-Co LiFePO4 esperanza de vida es de aproximadamente 5-7 años.

Los supercondensadores por otro lado pueden hacer 10 millones de veces de carga / descarga, lo cual significa que  pueden cargarse / descargarse más de 20 veces al día durante 136 años de uso continuo,en clara contraposición con las baterias de Li-Ion / Ni-MH / Ni-Cd que pueden cargar entre  1000 – 2000 veces

Y por ultimo : para cargar completamente un supercondensador se  toma unos segundos en lugar de horas que se necesitan  para una batería de litio.

 

Usos supercondensadores


En un post anterior   hablábamos de las múltiples ventajas del usos de los condensadores  como son  prácticamente ilimitada ciclo de vida,elevada potencia específica; tiempo de cargas en segundos, carga simple, excelente rendimiento de carga y descarga de baja temperatura y seguros (al no contener productos químicos ácidos o corrosivos)

Una de las aplicaciones interesantes de los supercondensadores es el uso como fuente de energía ya que  somos capaces de poder gestionar la carga de una manera muy rápida limitada por la corriente máxima que queremos que circule así como también gracias a un convertidor dc-dc aplanar la salida de esta .

Veamos en este post algunos ejemplos reales de aplicaciones comerciales de estos componentes

 

 

Alimentación  con carga ultrarápida para Arduino

Afortunadamente  los precios bajan   y por fin en   nuestros diseños podemos añadir los supercondensadores , pues  actualmente  es posible adquirir un supercondensador de la marca  ILS  de 2.7 V y un capacidad   500 F por menos de 8€ en Amazon

Las medidas   son de  35 x 60 mm  con un peso de 68 gr

supercondensador

Para alimentar una placa Arduino , Netduino o una Raspberry pi   hay que combinar dos en serie , con lo que la capacidad total resultante sera de 250F  /5.4V   mas que suficiente para alimentar   una placa Arduino durante 20 horas (con un LED). ! Y  puede recargar los dos  condensadores en apenas dentro de 30 segundos con una fuente convencional de 5VDC!.

Por supuesto  ademas  estos supercondensadores se puede utilizar en juguetes eléctricos, módems inalámbricos, controladores de motor, terminales portátiles, duplicadores (calefacción rápida), audios de coche, controladores remotos (carga auto-eléctrica), AMR (lectura automática de medidores), alimentación ininterrumpida Válvulas, actuadores, velocidad del viento (control de paso), dispositivos de alarma / seguridad.

 

 

Cámara de vigilancia para coche

 

camara
Utilizar un supercondensador como  fuente de alimentación  ( es decir no una   batería interna) es muy interesante  en un vehículo  en primer lugar porque estos soportan  mucho mayores rangos de temperatura para que usted no tenga  que preocuparse por  el sobrecalentamiento de su cámara  lo que lo convierte en la elección ideal para los conductores en climas calurosos.

Ademas  en las baterías tradicionales la duración de la batería especialmente se degrada con el tiempo, de hecho  con tan sólo meses de uso , el acortamiento la vida de la batería comienza a notarse   hasta terminar fallando , de modo que  las baterías  son a menudo el primer componente de una cámara salpicadero a fallar, requiriéndose costosas  reparaciones.

Mediante el uso de un supercondensador como  fuente de alimentación, el modelo  a118-c prescinde de  las  baterías tradiciones  usando un  supercondensador o como su fuente de alimentación que le permite soportar hasta  140 °F  otorgandole  por tanto una mejor tolerancia a temperaturas extremas y una mayor durabilidad

camarabis

 

El A118  es extremadamente compacto y  se combina a la perfección con el exterior del espejo, haciendo que parezca que cualquier otra parte de su coche. El soporte de la cámara se fija al parabrisas con un adhesivo de doble cara incluido, lo que le permite deslizar su cámara fácilmente  fuera de la posición de grabación

Algunas de su características:

  • Grabacion en Full HD de 1080p de grabación de vídeo a 30 fps y 720p a 60 fps con visión nocturna, tecnología WDR y detección de movimiento automático
  • Angulo extendido de visión 170 ° – proporcionado calidad de sus grabaciones con una panorámica que abarca ambos lados de la carretera, y su entorno
  • Integra chip Novatek NT96650 
  • Altavoz integrado
  • Cuenta con Chipset Aptina AR0330 con lente  proporcionando imágenes con bajo consumo de energía, compresión de vídeo de alta definición y suave
  • Pantalla HD de 1.5″

 

En resumen   el A118 es una innovadora  cámara para coche  alimentada por supercondensador  que   permite grabar en alta definición 1080p de resolución de 1080p a 30 fps o 720p a 60 fps. durante el día que cuenta con un diseño compacto y contorneado para disimilar cámara oculta  pareciéndose a cualquier otra parte de su coche.

Por cierto el precio es muy similar al de otras cámaras: unos 51€ en Amazon

 

 

 

Atornilladores electricos

Una aplicación interesante es un destornillador eléctrico equipado con el supercondensador como fuente de energia

atornillador

Al parecer el único destornillador inalámbrico  que equipa supercondensadores es el  BLUCAVE DSD-46FL-2BLU Flashcell  que pesa menos de 1 libra, que gracias  a su tecnología Super Capacitor FlashCell, es uno de los destornilladores tecnológicamente más avanzados del planeta pues en  tan sólo 60 segundos, usted estará en su manera de completar esos trabajos de trabajo ligero en ningún momento.

Su publicidad alude a no esperar más horas para cargar su taladro o destornillador inalámbrico con baterías. Sorprendentemente, el destornillador inalámbrico BluCave FlashCell no usa baterías! Es ecológico y recarga al menos 100.000 veces.
También puede dejar que el destornillador inalámbrico BluCave FlashCell se siente en la base de carga y continúe cargando sin perder ninguna capacidad de tiempo de ejecución. Eso significa que no hay pérdida de memoria.

Carastericticas

  • 60 segundos de carga rápida
  • Peso ligero bajo 1lb.
  • Manija de 2 posiciones
  • Nueva tecnología FlashCell Super Capacitor
  • No necesita baterías – nunca!
  • Incluye 5 piezas de accionamiento: PH1, PH2, PZ1, PZ2, FLAT 1/2 «y extensor
  • 4,6 voltios
  • Par de giro máximo: 3.32 ft-lb
  • 110-120V AC
  • Velocidad sin carga: 200 RPM
  • Ecológico
  • 100.000 recargas
  • Diseñado para caber en el gabinete de transporte BluCave – utiliza 3 de 10 ranuras
  • Incluye funda blanda con logotipos bordados BluCave y FlashCell
  • Manual de seguridad y funcionamiento incluido

 

Este atornillador  claramente se ve encarecido por el supercondensador con el cuenta , pero si tenemos en cuenta que la vida de este componente  es prácticamente ilimitada quizás no tenga tan mal precio ( 116€ en Amazon)

 

Por lo visto ya son muchos  fabricantes que empiezan  a usar este tipo de tecnología ,por lo que confiemos que pronto todos nuestro gadgets se alimenten con supercondensadores

Si conoce algún otro gadget que se alimente con supercondensadores no dude en compartirla con toda la comunidad !Gracias!