Qué es un supercondensador - Cómo funciona y sus aplicaciones

Un elemento pasivo simple que puede almacenar energía eléctrica, cuando se aplica una fuente de voltaje, se llama capacitor. Tiene la capacidad o habilidad de almacenar energía eléctrica produciendo una diferencia de potencial entre sus placas y se comporta como una batería recargable. El condensador consta de dos placas conductoras paralelas, que no están conectadas entre sí. Las placas están separadas por un material aislante llamado dieléctrico, que es papel encerado, cerámica, mica plástica o gel líquido. Debido a este material aislante, la corriente continua no puede fluir a través del condensador. Bloquea el flujo de corriente y el capacitor se carga hasta su voltaje de suministro y actúa como aislante. Cuando el capacitor se usa en circuitos de CA, la corriente fluye directamente a través del capacitor sin bloquearse. La propiedad eléctrica del capacitor es la capacitancia y se mide en Farads (F). Dependiendo del dieléctrico, la capacitancia del capacitor varía. Hay un condensador que tiene la mayor capacidad de almacenamiento. Uno de ellos es un supercondensador. Este artículo presenta una descripción general del supercondensador.


Índice de Contenido
  1. ¿Qué es un supercondensador?
    1. supercondensador de trabajo
    2. ¿Cómo cargar un supercondensador?
    3. Supercondensador Vs Batería
    4. Inversor solar con supercondensador
    5. Aplicaciones
    6. preguntas frecuentes

¿Qué es un supercondensador?

Definición: Un supercondensador también llamado ultracondensador o condensador de alta capacidad o condensador electrolítico de doble capa que puede almacenar grandes cantidades de energía casi 10 a 100 veces más energía en comparación con los condensadores electrolíticos. Es ampliamente preferido sobre las baterías debido a su capacidad de carga más rápida y su entrega de energía más rápida. Tiene más ciclos de carga y descarga que las baterías recargables. Estos se desarrollan en los tiempos modernos para obtener beneficios industriales y económicos. La capacitancia de este capacitor también se mide en Farad (F). La principal ventaja de este capacitor es su eficiencia y alta capacidad de almacenamiento de energía.

súper condensador

supercondensador de trabajo

Similar a un condensador normal, el supercondensador también tiene dos placas paralelas con un área de superficie más grande. Pero la diferencia es que la distancia entre las placas es pequeña. Las placas están hechas de metales y empapadas en electrolitos. Las placas están separadas por una capa delgada llamada aislamiento.

Supercondensador-Símbolo
supercondensador-símbolo

Cuando se forman cargas opuestas en ambos lados del aislamiento, se forma una doble capa eléctrica y las placas se cargan. Por lo tanto, el supercondensador está cargado y tiene mayor capacidad. Estos condensadores se utilizan para proporcionar alta potencia y permitir altas corrientes de carga con baja resistencia. El costo del supercondensador es alto debido a su fuerte capacidad de carga y descarga.

Se crea una doble capa eléctrica cuando se cambian las placas y se forman cargas opuestas en ambos lados de las placas. Por lo tanto, los supercondensadores también se denominan condensadores de doble capa o condensadores eléctricos de doble capa (EDLC). A medida que aumenta el área de las placas y disminuye la distancia entre las placas, aumenta la capacitancia del capacitor.

Supercapacitor-Trabajo
supercondensador

Cuando el supercapacitor está descargado, todas las cargas se distribuyen aleatoriamente dentro de la celda. Cuando se carga el supercapacitor, todas las cargas positivas son atraídas hacia la terminal negativa y las cargas negativas son atraídas hacia la terminal positiva. Generalmente, los supercondensadores están disponibles con una capacidad de 420F, corriente de carga y descarga de 4-2 amperios con temperatura ambiente de -22 grados centígrados.

¿Cómo cargar un supercondensador?

El supercondensador tiene la capacidad de autodescarga y ciclos ilimitados de carga y descarga. Estos tipos de condensadores pueden trabajar con voltajes bajos (2-3 voltios) y pueden conectarse en serie para producir alto voltaje, que se utiliza en equipos potentes. Puede almacenar más energía y liberarla al instante y más rápido en comparación con las baterías.

Cuando este condensador se conecta al circuito o fuente de voltaje de CC, las placas son cargas y se forman cargas opuestas en ambos lados del separador, lo que forma un condensador electrolítico de doble capa.

Para cargar un supercapacitor, conecte el lado positivo de la fuente de voltaje al terminal positivo del supercapacitor y el lado negativo de la fuente de voltaje se conecta al terminal negativo del supercapacitor.

Si el supercondensador está conectado a una fuente de voltaje de 15 voltios, carga hasta 15 voltios. Cuando el voltaje aumenta más allá de la fuente de voltaje aplicada, el supercapacitor puede dañarse. Por lo tanto, la resistencia se conecta en serie con la fuente de voltaje y el capacitor para disminuir la cantidad de corriente que fluye a través del capacitor y no se daña.

Tanto la fuente de alimentación de corriente constante como la fuente de alimentación de voltaje limitado son adecuadas para el supercondensador. A medida que el voltaje aumenta gradualmente, la cantidad de corriente que fluye a través del capacitor cambia. En el modo de carga completa, la corriente cae por defecto.

Supercondensador Vs Batería

Las baterías son ampliamente utilizadas con volumen y peso específico, también tienen una mejor densidad de energía. Los supercondensadores son condensadores de gran capacidad con alta densidad de potencia. En comparación con una batería, el supercondensador tiene una capacidad de carga y descarga rápida, puede manejar temperaturas bajas a altas, alta confiabilidad y baja impedancia.

El costo de la batería es bajo, mientras que el costo de un supercondensador es alto. Los supercondensadores tienen la capacidad de autodescargarse. En la batería, el voltaje de funcionamiento determina los modos de carga y descarga. En un supercapacitor, el voltaje permisible depende del tipo de material dieléctrico usado entre las placas. Y también el electrolito en el capacitor puede aumentar la capacitancia.

Las baterías están disponibles en plomo-ácido, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, etc. Los supercondensadores están disponibles con electrolito orgánico, electrolito acuoso, líquido iónico, híbrido y pseudo supercondensador. Las baterías se utilizan para almacenar grandes cantidades de energía y los supercondensadores se utilizan para proporcionar una alta densidad de potencia.

Inversor solar con supercondensador

El inversor solar es útil para agricultores en riego, vallado, etc. El inversor solar utiliza placas solares y la energía solar obtenida de estas placas se almacena en una batería. El sistema de inversor solar completo tiene un interruptor de ENCENDIDO/APAGADO para controlar la carga de la batería según el objetivo del agricultor.

Inversor solar con supercondensador
inversor-solar-usando-un-supercondensador

El diagrama de bloques del inversor solar que usa supercondensador contiene,

  • Panel solar
  • Un generador de pulso
  • transformador elevador
  • MOSFET
  • Boton de encendido / apagado
  • Supercondensador y
  • Batería recargable

Cuando los cables de la batería están conectados al generador de pulsos y, a su vez, al MOSFET, este puede generar pulsos de encendido/apagado a diferentes frecuencias. Los pulsos se transmiten al transformador elevador para obtener un voltaje alterno bajo. Esta tensión alterna se utiliza para diferentes aplicaciones durante la agricultura. El supercondensador se utiliza en todo el proceso para proporcionar alta potencia, cargar y almacenar energía solar rápidamente y aumentar la vida útil de la batería.

La energía de salida de los paneles solares se puede aumentar aumentando las dimensiones de los paneles solares.

Aplicaciones

Las aplicaciones del supercapacitor son las siguientes.

  • Para entregar alta potencia y salvar las brechas de potencia
  • Aplicaciones industriales y electrónicas
  • Utilizado en turbinas eólicas, vehículos eléctrico e híbrido
  • Frenado regenerativo para liberar potencia al acelerar
  • Para iniciar la alimentación en sistemas start-stop
  • Regular el voltaje en la red eléctrica
  • Para capturar y asistir energía en cargas bajas y cargas altas
  • Guarda la fuente de alimentación en un estado de descarga rápida.

preguntas frecuentes

1). ¿Pueden los supercondensadores reemplazar las baterías?

Para proporcionar una alta densidad de potencia y con fines de carga simples y rápidos, los supercondensadores pueden reemplazar las baterías.

2). ¿Cuánta energía puede almacenar un supercondensador?

El supercondensador almacena una cantidad máxima de energía de 22,7 julios para un suministro de 5,5 voltios. Almacena de 10 a 100 veces más energía por unidad de masa o volumen en comparación con los condensadores electrolíticos.

3). ¿Cuál es la diferencia entre una batería y un supercondensador?

Las baterías se utilizan para almacenar alta energía y los supercondensadores tienen una alta densidad de potencia.
Los supercondensadores se utilizan para almacenar y liberar energía rápidamente, mientras que las baterías almacenan energía durante períodos de tiempo más prolongados.

4). ¿Cuánto tiempo puede un supercondensador mantener una carga?

El tiempo de carga del supercondensador es de 1 a 10 segundos en comparación con los 10 a 60 minutos necesarios para alcanzar una batería completamente cargada. Ofrece 10.000 W/kg con ciclos de carga y descarga ilimitados.

5). ¿Por qué no usar condensadores en lugar de baterías?

Los condensadores almacenan energía eléctrica y tienen miles de ciclos de carga y descarga. La batería permanece constante cuando se descarga a una corriente constante y tiene una potencia de salida constante. A medida que el voltaje del capacitor cae linealmente a una corriente constante, la potencia de salida también cae. Por lo tanto, el capacitor no puede ser reemplazado por una batería. Un circuito regulador de voltaje se usa para reemplazar un capacitor con una batería.

Así, se trata de una descripción general de un supercondensador. Estos se utilizan en la electrónica, así como en aplicaciones industriales. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función de un supercondensador?

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