Kondensatoroj havas kelkajn bonegajn ecojn. Ili stokas energion kiel elektran ŝargon anstataŭ kemian energion, ekzemple. Tio tipe permesas preskaŭ tujajn ŝargtempojn kaj tre altajn pintajn elirajn kurentojn. Ili povas travivi centojn da miloj da ŝargo-malŝargaj cikloj, anstataŭ la centoj da cikloj por plenciklitaj baterioj. Do kio estas la problemo?
Baterio provizas sufiĉe konstantan tension dum longa utila vivo. Depende de la aparato, vi povas havi problemojn pri funkciado preskaŭ ĝis malpleniĝo. Ekzemple, inteligentaj telefonoj eniras energiŝparan reĝimon. Tio ne nur celas teni ilin funkciantaj iom pli longe, sed ankaŭ malhelpi tujajn malŝaltojn sen averto.
Kiel vi povas vidi, la tensio falas kiam la baterio preskaŭ elĉerpiĝas. En via telefono, ekzistas potenc-konverta cirkvito, parto de la ĝenerala potenc-administrado, kiu funkcias por konverti ne terure konstantan baterian potencon en tre strikte reguligitan sisteman potencon (verŝajne aron da malsamaj tensioj). Notu, ke estas grava rilato ĉi tie: potenco = kurento * tensio. Do por konservi la saman potencon, kiam la tensio falas, mia cirkvito devas tiri pli da kurento.
Ĉiu baterio havas iom da interna rezistanco, kaj pro alia rilato, nomata leĝo de Omo, oni scias, ke iom da tensio falos en la baterio. En la desegnaĵo, Vout = V₀−r∗I, kie I estas la kurento. Tiel, kiam mia V₀ malaltiĝas kaj mia energi-administra cirkvito devas tiri pli da kurento por liveri la saman potencon, la bateria elira tensio malaltiĝas eĉ pli rapide. Tio limigas la maksimuman eliran kurenton de baterio, kaj ankaŭ signifas, ke ili rapide eliras kiam ili estas proksimaj al elĉerpiĝo.
Sed la eliga tensio, pinta kurento, kaj totala povumo en kondensilo malpliiĝas eksponente laŭlonge de la tempo. La kondensilo havas unu avantaĝon: ĝi stokas elektran ŝargon, anstataŭ konverti elektran ŝargon al kemia ŝargo kiel en baterio, do kvankam ekzistas interna rezisto, ĝi estas eta kaj kutime povas esti ignorata. Kondensiloj povas provizi tre, tre altajn kurentojn dum mallonga tempo.
Sed por funkciigi ion, ili estas problemaj. Rememoru mian deziron konservi konstantan potencon en mian energi-administran sistemon, kaj ke potenco = kurento * tensio. Ĉar nia tensio rapide malaltiĝas, ni devas kompensi ĝin per rapide kreskanta kurento por liveri la saman potencon. Tre altaj kurentoj kaŭzas multe pli multekostan cirkviton, pli grandajn potenc-konvertajn komponentojn, pli da potenc-perdo en cirkvitplatoj, ktp... la saman bazan problemon, kiun la baterio havas proksime al la fino, nur ke ĉi tio komencas okazi tre frue en la utila energia stoka vivo de la kondensilo. Kaj dum la kondensilo malpleniĝas, la pinta kurento, kvankam ankoraŭ relative alta, ankaŭ malaltiĝas.
La alia problemo estas, ke modernaj ultrakondensatoroj havas multe pli malaltan specifan energion ol baterioj. La plej bonaj ultrakondensatoroj sur la merkato liveras 8-10 Wh/kg, la plej multaj estas pli kiel 5 Wh/kg. La plej bonaj litio-jonaj baterioj liveras preskaŭ 200 Wh/kg, multaj formuloj povas atingi pli ol 100 Wh/kg. Do vi bezonas ĉirkaŭ 20-oble la pezon por uzi ultrakondensatorojn. Sed eble pli, ĉar je iu momento dum malŝarĝo, depende de la apliko, la tensio falos tro malalten por esti uzebla, lasante la potencon neuzata. Ankaŭ, male al pli tradiciaj kondensatoroj, ultrakondensatoroj ankaŭ havas relative altan internan rezistancon. Do ili ne nepre povas subteni multan interŝanĝon de tensio kontraŭ kurento.
Poste estas mem-malŝarĝo: kiom rapide la potenco "elfluas" el memorilo. La solaj NiMh-ĉeloj estas fortikaj, sed mem-malŝarĝiĝas ĝis 20-30% monate. Li-jonaj ĉeloj reduktas tion al pli ol <2% monate depende de la specifa Li-jona teknologio, eble 3% en iuj sistemoj depende de la bateria monitorada kosto. Hodiaŭaj ultra-kondensatoroj malpliigas la ŝargon ĝis 50% en la unua monato. Tio eble ne gravas en aparato, kiu estas reŝargita ĉiutage, sed ĝi absolute limigas la uzokazojn por kondensatoroj kontraŭ baterioj, almenaŭ ĝis pli bonaj dezajnoj estos kreitaj.
Kaj ĉar vi bezonas tiom multajn, la nuna kosto de ultrakondensatoroj povas esti 6-20-oble pli alta ol la kosto de baterioj. Se via apliko bezonas tre malgrandan potencon, precipe kun tre mallongaj altaj kurento-pikoj, la ultrakondensatoro povus esti eblo. Alie, ĝi ne estos bateria anstataŭaĵo en la proksima estonteco.
Por aplikoj de alta kurento kiel elektraj aŭtoj, ĝi ankoraŭ ne vere utila konsidero, kiel memstara. Kvankam sistemoj uzantaj kaj ultrakondensatorojn kaj bateriojn povas esti allogaj, ĉar iliaj diferencoj estas tre komplementaj, la alta kurenta transigo kaj longa vivo de la kondensatoro kontraŭ la alta specifa energio/energia denseco de la baterio. Kaj estas amaso da laboro farata por liveri multe pli bonajn ultrakondensatorojn, same kiel multe pli bonajn bateriojn. Do eble iam la ultrakondensatoro plenumos pli da tipaj bateriaj taskoj.
artikolo el: https://qr.ae/pCacU0
Afiŝtempo: Jan-06-2026