Modul superkapacitoru
Obr. 1
je uvedeno porovnání parametrů konden-
zátoru, superkapacitoru a elektrochemické-
ho akumulátoru elektrické energie.
Vzhledem k malému vnitř-
nímu odporu tohoto zdroje,
který řádově v jednotkách
miliohmů, vhodné při jeho
nabíjení používat napěťové
měniče, které jsou schopny
omezit velký nabíjecí proud. Pro akumulaci
energie pod vyšším napětím lze články řadit
sériově. Elektrody superka-
pacitoru jsou odděleny polypropylenovou fó-
lií a prostor vyplněn tekutým elektrolytem.
Při použití současných elektrolytů napětí
jednoho článku zhruba 2,5 V. Jejich použití rovněž předpokládá v os-
trovních fotovoltaických systémech, kde by
mohly časem konkurovat klasickým elektro-
chemickým akumulátorům. V tab.
Výhodou superkapacitorů poměrně vy-
soká účinnost akumulace (až %). 5. Špičkové vý-
kony při uvolnění energie superkapacito-
ru v poměru k jeho hmotnosti jsou v řádech
kilowattů kilogram (kW·kg–1
). V sou-
časné době trhu několik typů superka-
pacitorů s kapacitami do
3 000 F s napětím článek
2,7 V (viz obr. 5.
Díky dobré perspektivě vývoji superkapa-
citorů věnována značná pozornost i finanč-
ní prostředky pro výzkum a vývoj. 3).
Tyto měniče mohou řídit rov-
něž vybíjení superkapacitoru
a plnit dodatkové funkce, jako
např. Lze pro-
to očekávat další rozvoj tohoto způsobu aku-
mulace energie. Energie zde akumulována elek-
trického pole nabitého kondenzátoru.7ELEKTRO 2/2011
Tab.)
Parametr Akumulátor
(olověný trakční)
Kondenzátor
(elektrolytický velkokapacitní)
Superkapacitor
(Maxwell HC)
hustota energie (W·h·kg–1
) 100 0,2 10
měrný výkon (kW·kg–1
) 500 10
doba nabíjení/vybíjení (s) 000 0,001 10
životnost (počet cyklů) 000 000 000 000 000
Akumulace energie v superkapacitorech
Akumulace energie v superkapacitorech
zažívá rozvoj teprve v posledních několika
letech. funkci elektronické pojistky proti přetí-
žení přepětí, nebo měřit nabíjecí a vybíjecí
proud. Porovnání parametrů elektrochemického akumulátoru elektrické energie, kondenzátoru
a superkapacitoru (zdroj: firemní dokumentace ECOM, o. Superkapacitory vyznačují ma-
lým sériovým odporem, jsou tedy vhodné pro
rychlé dodávky i odběr energie. Podle známého vztahu
pro energii nabitého kondenzátoru pojme ten-
to kondenzátor energii:
**VZOREC1**
2
442 SO2HSOH
**VZOREC2**
2ePbPb 2
**VZOREC3**
2ePbSOSOPb 4
2
4
**VZOREC4**
OHPbSO2eSOH2HPbO 24422
**VZOREC5**
424422 PbSOOH2PbSOPbSOH2PbO
**VZOREC6**
J345
2
1 2
CUW
**VZOREC7**
hmgWp
**VZOREC8**
2eOHOH 2
2
2
**VZOREC9**
2
2 O2eO
2
1
**VZOREC10**
O2HO2H 222
**VZOREC11**
2
2
1
JEk
**VZOREC12**
2
2
1
LIW
Tento vztah platí i pro superkapacitory. 4).
Schéma malé
přečerpávací
elektrárny
Obr.
Superkapacitory jeví vhodné pro po-
užití v oblasti fotovoltaiky, především jako
vyrovnávací akumulátory elektrické energie
pro menší systémy spojené sítí, kde mo-
hou kompenzovat krátkodobé výkyvy výko-
nu.
Akumulace energie v přečerpávacích
elektrárnách
Další možností akumulace energie prin-
cip přečerpávacích elektráren. 6.
Základem superkapacitorů speciální
materiál elektrod s velkou plošnou husto-
tou (práškový uhlík nanesený hliníko-
vou fólii o ploše v poměru k hmotnosti asi
2 000 m2
·g–1
), čímž zajistí kapacita v řádu
tisíců faradů (viz obr. Schéma vnitřního uspořádání superkapacitoru
elektrolyt
Al2O3
elektrolyt
separátor
aktivovaný uhlík
síť
transformovna
reverzní turbína
dolní nádrž
horní nádrž
snímač proudu
řídicí část
blok superkapacitoru
rozhraní
kondenzátorpomocné obvody
+ –
.
Využití superkapacitorů nyní běžné pře-
devším v hybridních automobilech a elek-
tromobilech, kde jsou určeny k rychlé aku-
mulaci energie při rekuperaci během brzdění
a k rychlému dodání energie pro akceleraci. Je-li jedna ná-
drž umístěna výše než druhá a jsou-li oba re-
zervoáry propojeny potrubím s reverzní turbí-
nou, možné v době přebytku energie čerpat
Obr. Napří-
klad v elektronických zařízeních k uchová-
ní paměti při výpadku napájení používají vel-
kokapacitní kondenzátory napětí U = V
s kapacitou C = 1,2 F s displejem udávajícím
okamžité napětí [2]. Nevýho-
dou závislost napětí uloženém náboji,
což lze minimalizovat použitím napěťových
měničů. Blokové schéma pomocného obvodu
superkapacitoru pro řízení nabíjecího proudu
a udržování napětí obr.
Blokové sché-
ma pomoc-
ného obvodu
superkapaci-
toru pro řízení
nabíjecího
proudu a udr-
žování napětí
Obr. Rovněž cena zatím poměrně vy-
soká, ale s objemem zavedení v průmyslu
a s nárůstem sériovosti výroby lze předpo-
kládat její pokles
