Ultracapacitores - Aplicaciones

Ultracapacitores - Aplicaciones

APLICACIONES

La investigación en ultracapacitores se encuentra motivada por las enormes ventajas que su uso representa para el desarrollo de circuitos eléctricos:

• Gran período de operación.
• Capacidad de manejar altos valores de corriente.
• Valor de carga fácil de monitorear.
• Alta eficiencia.
• Gran rango de tensión.
• Gran rango de temperatura.
• Ciclos de funcionamiento largos.
• Facilidad de mantenimiento.

La vida útil de ultracapacitor disminuye conforme aumenta su capacitancia, pero actualmente se cuenta con dispositivos que superan una vida útil de 20 años con pérdidas en la tensión suministrado de alrededor de un voltio. Debido a estas propiedades de vida útil y manejo de tensión y corriente los ultracapacitores han sido utilizados en diversas aplicaciones​ y prometen llenar la brecha entre los capacitores y baterías.

Un capacitor de alta capacidad tiene un gran rendimiento (el 98% de la carga se devuelve); almacena mucha energía en relación a su peso (4Wh/kg), aunque no tanto como una batería; no presentan efecto memoria y tienen una gran capacidad de carga y descarga rápida (5kW/kg).

Los ultracapacitores tienen una variedad de aplicaciones comerciales. Dentro de sus primeros usos se destaca como fuente de energía para el arranque de motores en grandes tanques de guerra y submarinos. Debido a que se han reducido los costos de producción, han comenzado a aparecer en los camiones diésel y en locomotoras. Por su tamaño y peso reducido, también se están adaptando para almacenar electricidad en vehículos eléctricos. Y recientemente se han convertido en un tema de gran interés en la llamada energía verde, pues su capacidad de absorber energía rápidamente los hace particularmente adecuados para aplicaciones de freno regenerativo.

7.1.- Automóviles Híbridos

Por la eficiencia en el uso de la energía estos dispositivos son un elemento prometedor para el desarrollo de medios de transporte que combinen la energía solar con la proveniente de combustibles fósiles. Su aprovechamiento se debe fundamentalmente a que permiten una mejor descarga de energía durante la aceleración del vehículo. En la prueba realizada en el año 2000 para los nuevos autobuses de transporte de la NASA que con el uso de capacitores se podía acelerar a 48 m en 10 segundos con el mínimo de pérdidas de energía. Un desarrollo importante es el uso de ultracapacitores para el desarrollo de la unidad de apoyo auxiliar.

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RAV4 HEV

7.2.- Trenes ligeros y Tranvías

Los ultracapacitores permiten no solo reducir la energía, sino también reemplazar las líneas aéreas en áreas históricas de la ciudad, preservando así el patrimonio arquitectónico de la ciudad. Este enfoque puede permitir que muchas nuevas líneas urbanas de trenes ligeros reemplacen los cables aéreos que son demasiado costosos para enrutar por completo.

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Un tranvía equipado con supercapacitores en el tren ligero de Río de Janeiro

7.3.- Grúas, Montacargas y Tractores

Las grúas de pórtico híbridas diésel-eléctricas móviles con neumáticos mueven y apilan contenedores dentro de una terminal. Levantar las cajas requiere grandes cantidades de energía. Parte de la energía podría recuperarse mientras se reduce la carga, lo que resulta en una mayor eficiencia.

Un montacargas híbrido triple utiliza pilas de combustible y baterías como almacenamiento de energía primaria y ultracapacitores para amortiguar los picos de potencia mediante el almacenamiento de energía de frenado. Proporcionan a la carretilla elevadora una potencia máxima superior a 30 kW. El sistema híbrido triple ofrece un ahorro de energía superior al 50% en comparación con los sistemas diésel o de pila de combustible.

Los tractores terminales alimentados por ultracapacitores transportan contenedores a los almacenes. Proporcionan una alternativa económica, silenciosa y libre de contaminación a las cabezas tractoras diésel para terminales.

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Patio de contenedores con grúa pórtico de neumáticos de caucho

7.4.- Aviación

En 2005, la empresa de controles y sistemas aeroespaciales Diehl Luftfahrt Elektronik GmbH eligió supercapacitores para accionar actuadores de emergencia para puertas y toboganes de evacuación utilizados en aviones, incluido el Airbus 380.

7.5.- Apoyo Energético

Muchos proyectos en ingeniería, como el diseño de elevadores, requieren de ciclos donde en una etapa se requiera una baja descarga de energía y otros de una alta descarga (como cuando el elevador desciende y asciende). Esta demanda requiere de sistemas que permitan una regulación precisa de la energía suministrada y una alta capacidad de almacenamiento de energía, por lo que los ultracapacitores pueden suministrar la energía necesaria para subir un elevador sin necesidad de sobrecargar la red eléctrica.

En aplicaciones de energía solar es necesario estabilizar la tensión suministrado por las fotoceldas, por lo que se utilizan ultracapacitores de 2400 F dispuestos en paralelo para estabilizar el suministro de energía eléctrica. De las fotoceldas generalmente se traslada la diferencia de potencial a una válvula de regulación de descarga ácida.

Actualmente se estudia la manera de controlar la tensión a través de un banco de ultracapacitores que permite disminuir los picos de tensión y proveer una corriente constante de 1.37A por 45s cada hora, gracias al almacenamiento de energía en el capacitor y su liberación estable en un circuito equivalente RLC. ​

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