211service.com
Ultracaps varētu palielināt hibrīda efektivitāti
Saskaņā ar pētnieku aplēsēm enerģijas uzglabāšanas ierīces, ko sauc par ultrakondensatoriem, varētu samazināt uzlādējamo hibrīda transportlīdzekļu akumulatoru komplektu izmaksas par simtiem vai pat tūkstošiem dolāru, samazinot bateriju izmēru uz pusi. Argonnes Nacionālā laboratorija Argonnē, IL. Saskaņā ar neseno Kalifornijas universitātes Deivisas pētījumu, ultrakondensatori varētu ievērojami uzlabot arī citas klases hibrīdauto, kas izmanto mazus elektromotorus, ko sauc par mikrohibrīdiem, efektivitāti.
Izturīga jauda: Šis ultrakondensators tiek izmantots, lai uztvertu enerģiju no bremzēm hibrīdautobusos. Līdzīgas ierīces drīzumā varētu izmantot, lai samazinātu hibrīdautomobiļu izmaksas.
Ultrakondensatoru izmantošana hibrīdos nav jauna ideja. Taču šo ierīču izgatavošanas izmaksu samazināšanās un elektronikas uzlabojumi, kas nepieciešami, lai regulētu to jaudas izvadi un koordinētu to mijiedarbību ar akumulatoriem, drīzumā varētu padarīt tās praktiskākas, saka Teodors Bohns, Argonnes Advanced Powertrain Research Facility pētnieks.
Lai gan akumulatori pēdējos gados ir ievērojami uzlabojušies, to izgatavošanas izmaksas ir galvenais iemesls, kāpēc hibrīdi maksā tūkstošiem dolāru vairāk nekā parastie transportlīdzekļi. Tas jo īpaši attiecas uz plug-in hibrīdiem, kas paļaujas uz lieliem akumulatoru blokiem, lai īsos braucienos nodrošinātu visu vai lielāko daļu enerģijas. Akumulatoru bloki daļēji ir dārgi, jo tie laika gaitā pasliktinās, un, lai to kompensētu, autoražotāji tos palielina, lai nodrošinātu, ka tie var nodrošināt pietiekami daudz enerģijas pat pēc 10 gadu lietošanas transportlīdzeklī.
Ultrakondensatori piedāvā veidu, kā pagarināt hibrīda transportlīdzekļa enerģijas avota kalpošanas laiku, samazinot vajadzību palielināt tā akumulatoru komplektus. Atšķirībā no akumulatoriem, ultrakondensatori nepaļaujas uz ķīmiskām reakcijām, lai uzglabātu enerģiju, un tie būtiski nepasliktinās automašīnas kalpošanas laikā, pat ja tie tiek uzlādēti un izlādēti ļoti intensīvos uzliesmojumos, kas var sabojāt akumulatorus. Trūkums ir tāds, ka tie uzglabā daudz mazāk enerģijas nekā akumulatori – parasti par kārtu mazāk. Tomēr, ja ultrakondensatori būtu savienoti pārī ar baterijām, tie varētu aizsargāt akumulatorus no intensīviem jaudas uzliesmojumiem, piemēram, tiem, kas nepieciešami paātrinājumam, tādējādi pagarinot bateriju kalpošanas laiku. Ultrakondensatori varētu arī nodrošināt, ka automašīna var paātrināties tikpat labi tā dzīves beigās, kā sākumā.
Bohn lēš, ka transportlīdzekļa akumulatora izmēra samazināšana par 25 procentiem varētu ietaupīt aptuveni 2500 USD. Ultrakondensatori un elektronika, kas nepieciešama, lai tos saskaņotu ar baterijām, varētu maksāt no 500 līdz 1000 USD, tādējādi radot simtiem dolāru neto ietaupījumu.
Ultrakondensatori ļautu arī pārveidot akumulatorus, lai saglabātu vairāk enerģijas. Parasti pastāv kompromiss starp to, cik ātri akumulatorus var uzlādēt un izlādēt, un to, cik daudz enerģijas tie var uzglabāt. Daļēji tā ir taisnība, jo, lai izstrādātu akumulatoru, lai tas ātri izlādētos, ir jāizmanto ļoti plāni elektrodi, kas sakrauti daudzos slāņos. Katrs slānis ir jāatdala ar atbalsta materiāliem, kas aizņem vietu akumulatorā, bet neuzglabā enerģiju. Jo vairāk slāņu tiek izmantots, jo vairāk atbalsta materiālu ir nepieciešams un jo mazāk enerģijas var uzglabāt akumulatorā. Apvienojot tos ar ultrakondensatoriem, akumulatoriem nebūtu jāsniedz jaudas pārrāvumi, tāpēc tos var izgatavot tikai ar dažiem ļoti biezu elektrodu slāņiem, samazinot vajadzīgā atbalsta materiāla daudzumu. Tas varētu ļaut vienā un tajā pašā telpā uzglabāt divreiz vairāk enerģijas, saka Bohn.
Ultrakondensatori varētu būt noderīgi arī ļoti dažāda veida hibrīda transportlīdzeklī, ko sauc par mikrohibrīdu, saka Endrjū Bērks , pētnieciskais inženieris UC Deivisas Transporta studiju institūtā. Kā paredzēts šodien, šajos transportlīdzekļos tiek izmantoti mazi elektromotori un akumulatori, lai papildinātu benzīna dzinēju, ļaujot dzinējam izslēgties ikreiz, kad automašīna apstājas, un no jauna iedarbināties, kad vadītājs nospiež gāzes pedāli. Mikrohibrīda akumulatori var arī uztvert nelielu daļu no enerģijas, kas parasti tiek izšķērdēta kā siltums bremzēšanas laikā. Tā kā ultrakondensatori var ātri uzlādēt un izlādēties, tos nesabojājot, būtu iespējams izveidot mikrohibrīdus, lai daudz vairāk izmantotu elektromotoru, nodrošinot īsus jaudas pārrāvumus, kad vien tas nepieciešams paātrinājumam. Viņi varētu arī savākt vairāk enerģijas no bremzēšanas. Saskaņā ar Bērka veiktajām datorsimulācijām, šāda sistēma, braucot pilsētā, parastā dzinēja efektivitāti uzlabotu par 40 procentiem. Parastie mikrohibrīdi uzlabo efektivitāti tikai par 10 līdz 20 procentiem.
Gan spraudņa hibrīdos, gan mikrohibrīdos ultrakondensatori piedāvātu uzlabotu veiktspēju aukstā laikā, jo tie nav atkarīgi no ķīmiskām reakcijām, kas aukstumā palēninās. Ļoti aukstā laikā jums ir jāuzsilda akumulators, pretējā gadījumā jūs nevarat braukt ļoti ātri — jums būs ļoti mazs paātrinājums, saka Bons. Turpretim ultrakondensatori var nodrošināt ātru paātrinājumu pat aukstā temperatūrā.
Marks Verbrugge, GM materiālu un procesu laboratorijas direktors, saka, ka no diviem ultrakondensatoru izmantošanas veidiem tos būs vieglāk izmantot mikrohibrīdos. Viņš saka, ka šajā gadījumā ultrakondensatori vienkārši aizstātu akumulatorus, jo tie uzglabā pietiekami daudz enerģijas, lai palielinātu benzīna dzinēju bez akumulatoru palīdzības. Plug-in hibrīdos, kuriem nepieciešams daudz vairāk enerģijas, ultrakondensatori būtu jāsavieno pārī ar baterijām, un tam būtu nepieciešama sarežģīta elektronika, lai koordinētu abas enerģijas uzglabāšanas ierīces. Viņš saka, ka kopumā jūs nekad nevēlaties automašīnai pievienot detaļas. Jūs vēlaties pēc iespējas vienkāršāku sistēmu, lai būtu mazāk lietu, kas noiet greizi.
Lai ultrakondensatori būtu praktiski mikrohibrīdos, Verbrugge saka, ka to izgatavošanas izmaksām ir jāsamazina apmēram uz pusi, kas var būt iespējams, jo daudzas lielo ultrakondensatoru ražošanas procesa daļas vēl nav automatizētas. Taču, lai attaisnotu pievienoto sarežģītību plug-in hibrīdiem, viņš saka, ka visai sistēmai būtu jāmaksā ievērojami mazāk nekā tikai bateriju izmantošana.
Argonnes pētnieki jau ir veikuši pasākumus, lai pierādītu, ka ultrakondensatori var nodrošināt šos ietaupījumus, parādot, ka tie samazina akumulatoru siltuma stresu par trešdaļu. Viņi turpina testēt ultrakondensatorus, lai pierādītu, ka tie var pagarināt akumulatoru kalpošanas laiku, kas ļautu autoražotājiem izmantot mazākas baterijas un ietaupīt naudu.