Nowatorski zespół akumulatora i superkondensatora do pojazdów hybrydowych
Samochody hybrydowe od dawna uważane są za zrównoważoną alternatywę dla konwencjonalnych pojazdów, ponieważ zużywają znacznie mniej paliw kopalnych i emitują dużo mniej gazów cieplarnianych. Pomimo ich znaczącego potencjału, rodzaj akumulatora, jakiego wymagają, utrudnia im zdobycie rynku. Akumulatory kwasowo-ołowiowe, stosowane od dziesięcioleci w samochodach, są niedrogie i bezpieczne oraz mają sprawdzoną wydajność. Jednak nowsze technologie akumulatorów, ostrzejsze przepisy dotyczące emisji dwutlenku węgla oraz zakaz stosowania materiałów niebezpiecznych prowadzą do znacznego ograniczenia ich stosowania. Celem finansowanego przez UE projektu LEFAPO było zaoferowanie technologii alternatywnej dla akumulatorów ołowiowo-kwasowych, które powstały ponad 150 lat temu. „Ze względu na niski koszt i wysokie prądy udarowe, akumulatory kwasowo-ołowiowe nadal cieszą się dużym popytem jako akumulatory rozruchowe w samochodach, w tym w pojazdach elektrycznych. Są one jednak ciężkie jak na ilość magazynowanej przez nie energii – to niekorzystna cecha w przypadku zastosowań transportowych”, mówi Josef Tichánek, dyrektor ds. rozwoju biznesu w Olife Corporation. Zalety superkondensatorów Superkondensatory mogą przechowywać więcej ładunku elektrycznego niż standardowe kondensatory. Duża powierzchnia elektrod z węgla aktywnego w połączeniu z wyjątkowo małą odległością między dwiema warstwami sprawiają, że pojemność wyjściowa tych urządzeń należy do najwyższych. Superkondensatory znajdują coraz szersze zastosowanie w transporcie. Osiągają one spektakularne wskaźniki ładowania i rozładowania w porównaniu z akumulatorami. Wynika to z przechowywania energii elektrycznej wyłącznie w sposób elektrostatyczny, a nie w postaci związanej energii chemicznej, jak w przypadku konwencjonalnych akumulatorów. Ponieważ nie dochodzi do reakcji chemicznej, mają one także wyjątkowo długą żywotność. Wady i rozwiązanie hybrydowe Podczas gdy superkondensatory oferują wysoką pojemność i umożliwiają ładowanie samochodów hybrydowych w ciągu kilku sekund, przejawiają także kilka nieodłącznych niepożądanych cech. Wadą superkondensatorów jest tzw. samorozładowanie, co oznacza, że nie są zbyt skuteczne, jeżeli chodzi o przechowywanie większej ilości energii przez bardzo długi czas. Ponadto ich słaba gęstość energii – czyli ilość energii, jaką mogą pomieścić na kilogram masy – stawia je na straconej pozycji względem akumulatorów kwasowo-ołowiowych czy litowo-jonowych. Projekt LEFAPO umożliwił pełne wykorzystanie potencjału superkondensatorów, przynajmniej w dziedzinie pojazdów elektrycznych, łącząc je z akumulatorem litowo-jonowym. W rezultacie otrzymujemy urządzenie o większej gęstości energii niż superkondensator, ale bez wady w postaci samorozładowania i z większą liczbą cykli ponownego ładowania niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych. „Połączenie ogniw litowych i superkondensatorów jest najnowszą technologią w dziedzinie samochodów hybrydowych. Superkondensatory mogą szybko pochłaniać wytworzoną energię elektryczną podczas hamowania i przechowywać ją w akumulatorze w celu późniejszego wykorzystania. Szybkość, z jaką musi zachodzić ten proces, jest trudna do osiągnięcia w przypadku samej technologii kwasowo-ołowiowej, a nawet litowej”, zauważa Tichánek. Ta zdolność do szybkiego magazynowania energii sprawia, że układ hybrydowy jest idealny w przypadku systemów typu start-stop. „Nowa technologia Olife została opracowana pod kątem 10 lat eksploatacji, co jest dwukrotnie większą wartością żywotności niż w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych”, podkreśla Tichánek. Co więcej, system jest o 50 % lżejszy i umożliwia szybsze ładowanie – około trzy razy szybsze niż konkurencyjna technologia. „Naszym celem było opracowanie nowoczesnego akumulatora rozruchowego do samochodów, który będzie bezpieczny i będzie spełniał zarówno nowe wymagania ekologiczne, jak i wymagania techniczne nowoczesnych samochodów. Akumulator może być używany w takiej postaci, w jakiej jest produkowany, lub zostać zmodyfikowany w celu dostosowania do potrzeb rynków docelowych”, podsumowuje Tichánek. Co ważne, akumulator jest w 100 % wolny od ołowiu i nie zawiera żadnych innych toksycznych materiałów.
Słowa kluczowe
LEFAPO, superkondensator, akumulator kwasowo-ołowiowy, akumulator litowo-jonowy, samochód hybrydowy, cykle start-stop, szybkość rozładowania
