Superkondensatoren als Autobatterien [geschlossen]

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Ich habe YouTube-Videos von Superkondensatoren gesehen, die Autobatterien ersetzen. Ist das praktisch? Und wenn ja, warum wurden sie nicht auf dem Automobilmarkt angeboten?

https://www.youtube.com/watch?v=GPJao1xLe7w

Der von ihm verwendete Typ Superkondensator hat das folgende Datenblatt:

http://www.nooelec.com/files/2600f.pdf

Beachten Sie, dass es 8.125 Joule gespeicherte Energie enthält.

Wenn Sie dann zu http://www.rapidtables.com/calc/electric/Joule_to_Watt_Calculator.htm gehen und 8125 in das Feld eingeben und sagen wir, 5 Sekunden nach dem Start (der Start dauert 1 Sekunde). Sie erhalten dann 1.625 Watt. Denken Sie daran, 1 PS = 750 Watt, so dass Sie etwas mehr als 2 PS Startleistung haben. Denken Sie daran, dass er sechs davon verwendet. 6 × 8125 = 48.750 J. bei 16,2 V.
(Für einen Start von 2 Sekunden sind es über 24.000 Watt (32 PS) Sofortleistung.) Einfach genug, um Ihr Auto zu starten. Auch ohne Batterie.

Eine gute Autobatterie hätte 700 CCA. @ 14 V = 9800 Watt (13 PS). Ein ziemlicher Unterschied. (Der durchschnittliche Starter ist 1,9 bis 2 PS)

Im Laufe der Zeit werde ich hier weitere Videos veröffentlichen, um meinen Anspruch zu untermauern:

https://www.youtube.com/watch?v=EoWMF3VkI6U

http://www.extremetech.com/computing/183839-new-supercapacitor-technology-could-store-conduct-power-on-the- same-copper-wires

http://scitechdaily.com/graphenbasierte-Superkondensatoren-können-bedeutend-Erhöhungsenergie-elektrische-Fahrzeuge/

http://phys.org/news/2015-09-micro-supercapacitor-unmatched-energy-storage.html

https://www.tecategroup.com/ultracapacitors-supercapacitors/industry_news.php

http://www.skeletontech.com/news/skeleton-technologies-launches-markets-highest-energy-density-ultracapacitor/

https://www.youtube.com/watch?v=ZgozrScGN8U

Fazit ist, wenn Sie genug Farad haben, haben Sie Energiedichte.

Und damit ist die Sache endgültig erledigt ...

https://www.youtube.com/watch?v=JAT_8H23iGI

Tim Spriggs
quelle
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Was haben Sie aus Ihrer Forschung über Energiedichte und Kapazität von Batterien im Vergleich zu Kondensatoren gelernt?
Transistor
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Sehr ähnliche Frage vor einem Monat zu Mechanics.SE: Autobatterien durch Kondensatoren ersetzen?
Nick Alexeev
2
Ein Teil des Problems bei Ihren neuen Berechnungen besteht darin, dass Sie nicht die volle Energie erhalten, wenn der Kondensator nicht vollständig entladen ist . Sie müssten einen Spannungsabfall (z. B. 12 V bis 8 V) annehmen und die Energiedifferenz zwischen diesen Spannungen berechnen. Und klopfe die wiederholten Bearbeitungen ab.
W5VO
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@TimSpriggs Die meisten Anlasser funktionieren bei 0 V nicht besonders gut, daher ist die Angabe der gesamten gespeicherten Energie irreführend. Sie können diese Energie nur erhalten, wenn Sie den Kondensator vollständig entladen. Irgendwann reicht die Spannung am Kondensator nicht mehr aus, um den Anlasser anzutreiben.
W5VO
1
In den 1970er Jahren, als die meisten Motorräder einen Kickstarter hatten (einige hatten auch einen Elektrostarter), war es praktisch , die Motorradbatterie durch einen sehr großen Kondensator zu ersetzen .
Robert Bristow-Johnson

Antworten:

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Es ist nicht praktisch. Ich weiß nicht, warum die Leute das tun, es gibt überhaupt keinen Nutzen. Es kommt einem Missbrauch von etwas Nützlichem gleich. Einfach ausgedrückt, diese Videos stammen von Leuten, die nicht wissen, was sie tun und Superkondensatoren für eine bizarre und sinnlose Anwendung missbrauchen, für die sie weder gut geeignet noch praktisch sind. Und sie werden auf dem Automobilmarkt angeboten, nur nicht als Batteriewechsel, aus dem gleichen Grund werden Scheinwerfer auf dem Automobilmarkt angeboten, nur nicht als Ersatz für Autoradios. Weil das keinen Sinn ergibt.

Der einzige Grund, warum Superkondensatoren existieren, ist die Leistungsdichte. Sie haben eine schreckliche Energiedichte, und diese schreckliche Energiedichte kostet ein Vielfaches. Der gesamte Punkt einer Batterie ist der Energiespeicher. Die Verwendung von Superkondensatoren, um das zu tun, was sie am schlechtesten können, anstelle von etwas, das billig, leicht verfügbar und seit über 100 Jahren bewährt ist.

Diese Videos existieren, aber nur weil es ein Video davon gibt, ist es keine gute Idee. Ist es nicht.

Was ist eine gute Idee ist Super aus dem Grund verwendet sie existieren, die wenig überraschend ist die genaue Art , wie sie in Automobilanwendungen verwendet werden. Batterien haben eine große Energiedichte, aber im Vergleich zu Superkondensatoren (oder einen Kondensator), Batterien nicht einmal annähernd in Leistungsdichte. Darüber hinaus ist es für eine Batterie umso schwerer, eine Batterie zu zwingen, hohe Strommengen zur Verfügung zu stellen. Dadurch wird ihre Lebensdauer verkürzt. Je schneller Sie eine Batterie entleeren, desto geringer ist ihre scheinbare Energiekapazität. Ein Akku hält viel länger, wenn er 10 Stunden im Vergleich zu 1 Stunde entladen wird. Das heißt, mit einer Rate, die es in 10 Stunden gegenüber nur 1 Stunde entlädt. Höhere Leistung bedeutet eine höhere Entladerate.

Diese Schwäche in Bezug auf die Leistungsdichte ist bidirektional: Batterien können nur schlecht große Energiespitzen abgeben und akzeptieren diese auch schlecht. Sie mögen Dinge, die schön und ruhig sind. Hier kommen Superkondensatoren ins Spiel. Sie haben eine schreckliche Energiedichte, aber eine große Leistungsdichte. In 99% der Fälle sind die großen Leistungsspitzen, die für Automobilanwendungen erforderlich sind, auch kurz - beispielsweise Bremsen, ein Anlaufstoß, der Einschaltstrom des Anlassers, so etwas. Die einzige vernünftige (und beabsichtigte) Möglichkeit, einen Superkondensator zu verwenden, besteht in der Verwendung einer Batterie, niemals im Austausch einer Batterie.Sie ergänzen sich perfekt. Eine Batterie speichert Tonnen von Energie, während Kondensatoren diese bei Bedarf mit hoher Leistung liefern. Sie erlauben es, fast die gesamte Energie aus dem regenerativen Brechen zurückzugewinnen, da die gesamte Energie einfach direkt in sie eingespeist werden kann und sie wie Champions damit umgehen. Es kann dann mit einer kontrollierten Geschwindigkeit, die die Batterie bewältigen kann, in die Batterie zurückgesaugt werden.

Superkondensatoren können auch bei extremer Kälte eine extrem schwache Batterie ins Auto lassen, da die Batterie vom Strombedarf entlastet wird. Diese schwache Batterie funktioniert jedoch weiterhin und lädt die Kondensatoren immer noch langsam, aber sicher auf. Sie bleibt auch dann aufgeladen, wenn die Autos dieser Videomacher tot im Wasser sind.

Kurz gesagt, sie werden in der Automobilindustrie verwendet, und die Leute in diesen Videos geben einfach Geld aus, um ihre Autos in vielerlei Hinsicht minderwertig zu machen, indem sie Superkondensatoren auf eine Weise missbrauchen, die nur schädlich ist. Sie sind kein Ersatz für Batterien, weil Batterien Tonnen von Energie speichern, Kondensatoren nicht. Im Tandem-Einsatz sind sie jedoch ein sehr gutes Spiel und heben den Durchhang in den Bereichen auf, in denen der andere schwach ist.

Metacollin
quelle
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Herzlichen Glückwunsch, der einzige unter den Antworten, der weiß, was eine Autobatterie ist. :)
Rohr
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Es wird nicht empfohlen, Ihr Auto durch "Bremsen" zu ersetzen.
Hobbs
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In Ihrer Antwort steckt ein Satz, der mehr Aufmerksamkeit verdient. Sie sagten: "... eine Batterie zu zwingen, hohe Strommengen zu liefern, belastet sie schwer und verkürzt ihre Lebensdauer ..." Mit anderen Worten, die Verwendung eines SuperCaps als Zusatz zu einer Batterie kann die Lebensdauer der Batterie verlängern , insbesondere bei "Bursty" -Anwendungen.
Solomon Slow
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@ TimSpriggs Ich dachte, er war ziemlich klar. Es ist nicht vorteilhaft, eine Batterie durch Supercaps zu ersetzen , aber es ist vorteilhaft, beide gleichzeitig zu verwenden. Dies ist eine ausgezeichnete und gut geschriebene Antwort. Ihre Kommentare deuten darauf hin, dass Sie möglicherweise nicht wirklich jemanden gesucht haben, der Ihre Frage beantwortet. Ich fürchte, Sie sind an die falsche Stelle gekommen. :-)
Adam Haun
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@ Tim Spriggs, welcher Teil ist Meinung? Gegenwärtige Superkappen haben nicht die Energiedichte, die erforderlich ist, um so etwas wie eine Autobatterie vollständig zu ersetzen ... Das ist eine Tatsache.
Jarrod Christman
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Dieser Vergleich ist Kilo für Kilo.

Nachteile von Superkondensatoren

  • Niedrigere Energiedichte als Batterien.
  • Höhere Selbstentladungsraten. Verliert mit der Zeit die Ladung.

Vorteile von Superkondensatoren

  • Kann schneller aufgeladen werden als Batterien.
  • Kann mehr Strom abgeben als Batterien.

Supercapacitors sind besser als Batterien als Quelle der Macht , aber sie sind schlechter als Batterien speichern Energie . In Autos sind Superkondensatoren manchmal in KERS (Kinetic Energy Recovery System) zu finden, wo sie beim Abbremsen des Autos eine große Menge an Energie absorbieren, um diese Energie Sekunden später wieder in die Motoren zu leiten. Superkondensatoren können jedoch nach dem derzeitigen Stand der Technik nicht als praktischer Ersatz für einen Gastank dienen.

Nick Alexeev
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Autobatterien werden nicht zum Fahren von Autos verwendet, sondern zum Starten von Autos.
Pipe
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@pipe Es sei denn, es ist einer dieser neumodischen Teslas.
Nick Alexeev
5
Viele Hybriden verwenden Batterien, um Energie aus dem Brechen zu absorbieren, damit sie einige Sekunden oder Minuten später verwendet werden können. Große Kappen könnten für einen solchen Zweck möglicherweise besser als Batterien sein.
Superkatze
3

Zunächst einmal wäre es schön, wenn Sie einen Link zu dem Video posten würden, über das Sie sprechen, damit wir uns das selbst ansehen und nicht genau raten müssen, worüber Sie sprechen.

Zweitens lautet die Antwort nein. Mit dem aktuellen Stand der Technik ist dies nicht aus der Ferne möglich. Beginnen Sie mit einer einfachen Google-Suche nach "Energiedichte" und Sie werden gute alte Wikipedia finden . Betrachtet man dies, so ergibt sich eine spezifische Energie von etwa 44 MJ / kg für Benzin und etwa 0,04 MJ / kg für Superkondensatoren. Dies deutet darauf hin, dass dasselbe Gewicht an Benzin 1000-mal so viel Energie liefert wie Supercaps. Dies ist um den Faktor 3 irreführend, da Benzin in einem Verbrennungsmotor verbrannt werden muss und praktische Verbrennungsmotoren nur einen Wirkungsgrad von etwa 30% haben. Dennoch ergibt dies einen Vorteil für Benzin von etwa 250 oder 300. Anders ausgedrückt, ein Elektroauto mit dem gleichen Gewicht an Supercaps wie ein 25-Gallonen-Gastank entspricht ungefähr einem 1-Pint-Tank.

Also nein, es ist nicht praktisch. Es kann zum Beispiel als Zwischenspeicher für Energie verwendet werden, die durch regeneratives Bremsen zurückgewonnen wird, aber das reicht nicht aus der Ferne.

BEARBEITEN - Mit Links zum Video und Datenblatt kann ich vollständiger antworten.

Zuerst werde ich zugeben, dass meine Antwort besser für eine Diskussion über Elektroautos geeignet war, also werde ich versuchen, mich besser auf Starter und andere Themen zu konzentrieren.

Das Video ist ein ziemlich klassisches Beispiel für einen Typen, der herausgefunden hat, was eine nette Idee zu sein scheint, aber den ersten Anflug von Begeisterung noch nicht hinter sich gebracht hat, und ich beginne damit, mich von den Anfängerthemen abzuwenden, nur um dies herauszufinden der Weg. Dies zeigt sich am deutlichsten in seinen Kommentaren zur Solarladung. Lassen Sie uns ein paar Zahlen durchgehen. Beginnen Sie mit einer bequemen Annahme: Ein vollständig geladenes Supercap-Array wird auf 15 Volt aufgeladen, und die Entladung stoppt bei 7,5 Volt. Bei 8 kJ Energie für eine geladene Supercap beträgt die abgegebene Energie bei halber Spannung 3/4 oder 6 kJ. Bei 6 Supercaps beträgt die insgesamt gelieferte Energie etwa 36 kJ. Um die Supercaps mit einem 13-Watt-Solarpanel aufzuladen, ist offensichtlich erforderlich

t=3600013=2769 Sekunden=46 Protokoll

C=26006=433 F
dVdt=ichC=600433=1.4 Volt / Sek

Dies ist nicht ganz auf den Punkt gebracht, da Anlasser eigentlich nicht 600 Ampere verbrauchen. Stattdessen sind 100 Ampere eine vernünftigere Zahl. Unter diesen Umständen verlieren die Supercaps etwa 1/4 Volt pro Sekunde. Ist das ein Problem? Ich stelle fest, dass die aktuelle Bearbeitung des OP nahe legt, dass ein Starter nur etwa 1 Sekunde lang Strom liefern muss. Dies deutet darauf hin, dass das Plakat in einem warmen Klima lebt und niemals ältere Fahrzeuge fährt, die nicht leicht zu starten sind. Für solche Leute wird ein Supercap gut tun. Für die anderen nicht so sehr.

S.E.=35 W-h / kg×66 kg=2310 W-Std=8.3 MJ
WhatRoughBeast
quelle
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Autobatterien werden nicht zum Fahren von Autos verwendet, sondern zum Starten von Autos.
Pipe
@pipe: Die Batterien von Hybridautos werden für den Antrieb verwendet. manchmal für längere Zeiträume und manchmal nur als Hilfsmittel, um das Fahrzeug auf Touren zu bringen.
Supercat
@supercat Technisch gesehen stimmt das, aber wenn Sie in ein Geschäft gehen und fragen, wo sie Autobatterien haben, sind Sie sich ziemlich sicher, dass sie nicht davon ausgehen werden, dass Sie neue Batterien für Ihren Hybrid benötigen.
Pipe
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Nein, aber mein Punkt war, dass Supercaps möglicherweise nicht alle Batterien in einem Auto ersetzen, aber einige der Batterien in einigen Arten von Hybriden von Nutzen sein können.
Supercat
Wie viele Links möchten Sie?
Tim Spriggs
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Eine Autobatterie (in einem herkömmlichen Benzin- / Dieselauto werde ich Hybride und Elektroautos hier ignorieren) wird verwendet, um das Auto zu starten und auch um verschiedene Lasten mit Strom zu versorgen, die bei ausgeschaltetem Motor verwendet werden.

Kondensatoren sind in der Regel effizienter zu laden / entladen als Batterien und haben keine wirklichen Verschleißprobleme bei vielen Zyklen, aber eine VIEL geringere Energiedichte. So kann eine kleine Supercap-Bank ein Auto erfolgreich starten (wie diese Videos zeigen), aber sie wird auch sehr schnell entladen, wenn Sie bei abgestelltem Motor erhebliche Lasten eingeschaltet haben. In dem in der Frage verlinkten Video sehen Sie, wie die Spannung schnell abfällt, wenn er die Scheinwerfer einschaltet.

Das wird eine große PITA, wenn Sie nachts Reparaturen am Straßenrand vornehmen müssen.

Peter Green
quelle
Mit einer Batterie können Sie genauso leicht gestrandet sein. Kurzgeschlossene Batterie, tote Zellen, gefrorene Batterie usw.
Tim Spriggs
@TimSpriggs Nicht so einfach. Ich habe diese Fehler ungefähr fünf Mal in meinem Leben gehabt. Ein Superkondensator wird verlassen Sie gestrandet, jedes Mal.
user207421
Das wissen Sie nicht, weil Sie nie dasselbe Supercap-Setup in Ihrem Auto haben. Hast du jetzt :)
Tim Spriggs
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Kondensatoren laden sich schnell auf, aber sie entladen sich auch schnell. Deshalb verwenden wir Batterien. Batterien halten eine Ladung länger. Wenn Sie also versehentlich die Scheinwerfer 5 Minuten lang eingeschaltet lassen, startet das Auto. Kondensatoren kosten auch mehr. Der einzige Vorteil, den ich sehen kann, ist, dass die Lebenserwartung länger ist, wenn der Kondensator mehr Ladezyklen aufweist. Möglicherweise müssen Sie den Kondensator nie ersetzen. Einfach ausgedrückt ist eine Batterie effizienter, zuverlässiger und viel billiger. Möglicherweise müssen Sie es alle 5 Jahre ersetzen, aber es ist ein geringer Preis für die Zuverlässigkeit. Wenn man bedenkt, wie viel billiger eine Batterie ist, ist das ein Kinderspiel. Wahrscheinlich gut für einen teuren Notschub. Aber eine Batterie auch. Die Batterie ist allerdings schwerer ... also ...

Gregory Woolfrey
quelle