Kondenzatori imaju niz izvrsnih svojstava. Oni pohranjuju energiju kao električni naboj, a ne kao kemijsku energiju, na primjer. To obično omogućuje gotovo trenutno vrijeme punjenja i vrlo visoke vršne izlazne struje. Mogu preživjeti stotine tisuća ciklusa punjenja i pražnjenja, umjesto stotina ciklusa za potpuno napunjene baterije. Pa u čemu je problem?
Baterija pruža prilično konstantan napon tijekom dugog vijeka trajanja. Ovisno o uređaju, možete imati problema s performansama blizu pražnjenja. Pametni telefoni, na primjer, prelaze u način rada za uštedu energije. To nije samo da bi radili malo dulje, već i da bi se spriječilo trenutno isključivanje bez upozorenja.
Kao što vidite, napon pada kako se baterija približava iscrpljenosti. U vašem telefonu postoji sklop za pretvorbu snage, dio cjelokupnog upravljanja napajanjem, koji radi na pretvaranju ne baš konstantne snage baterije u vrlo strogo reguliranu snagu sustava (vjerojatno hrpa različitih napona). Imajte na umu da ovdje postoji važan odnos: snaga = struja * napon. Dakle, da bi se održala ista snaga, kako napon pada, moj sklop mora vući više struje.
Svaka baterija ima mali unutarnji otpor, a zbog još jednog odnosa, nazvanog Ohmov zakon, znate da će doći do pada napona u bateriji. Na crtežu je Vout=V0−r∗I, gdje je I struja. Dakle, kako moj V0 pada i moj sklop za upravljanje napajanjem mora povući više struje da bi isporučio istu snagu, izlazni napon baterije pada još brže. To je ograničilo maksimalnu izlaznu struju baterije, a to također znači da se prilično brzo isprazne kada su blizu iscrpljenosti.
Ali izlazni napon, vršna struja i ukupna snaga u kondenzatoru eksponencijalno padaju s vremenom. Kondenzator ima jednu prednost: pohranjuje električni naboj, umjesto da ga pretvara u kemijski naboj kao u bateriji, pa iako postoji unutarnji otpor, on je malen i obično se može zanemariti. Kondenzatori mogu kratko vrijeme osigurati vrlo, vrlo visoke struje.
Ali za napajanje nečega, oni su problematični. Sjetite se moje želje da održavam konstantnu snagu u svom sustavu za upravljanje napajanjem, i to snaga = struja * napon. Kako nam napon brzo pada, moramo ga nadoknaditi brzo rastućom strujom kako bismo isporučili istu snagu. Vrlo visoke struje uzrokuju puno skuplji krug, veće komponente za pretvorbu energije, veći gubitak snage u tiskanim pločama itd. ... isti osnovni problem koji baterija ima pri kraju, samo što se to počinje događati vrlo rano u korisnom vijeku trajanja kondenzatora. A kako se kondenzator prazni, vršna struja, iako je još uvijek relativno visoka, također pada.
Drugi problem je što moderni ultrakondenzatori imaju puno nižu specifičnu energiju od baterija. Najbolji ultrakondenzatori na tržištu podnose 8-10 Wh/kg, većina ih ima oko 5 Wh/kg. Najbolje litij-ionske baterije isporučuju blizu 200 Wh/kg, mnoge formulacije mogu doseći preko 100 Wh/kg. Dakle, potrebna vam je oko 20 puta veća težina za korištenje ultrakondenzatora. Ali moguće i više, budući da će u nekom trenutku tijekom pražnjenja, ovisno o primjeni, napon pasti prenisko da bi se mogao koristiti, ostavljajući energiju neiskorištenom. Također, za razliku od tradicionalnijih kondenzatora, ultrakondenzatori također imaju relativno visok unutarnji otpor. Stoga ne mogu nužno podržati veliku zamjenu napona za struju.
Zatim tu je samopražnjenje: koliko brzo "curi" energija iz uređaja za pohranu. Jedine NiMh ćelije su robusne, ali samopražnjenje im je i do 20-30% mjesečno. Li-ionske ćelije smanjuju to na otprilike <2% mjesečno, ovisno o specifičnoj Li-ion tehnologiji, možda 3% u nekim sustavima, ovisno o opterećenju nadzora baterije. Današnji ultrakondenzatori gube i do 50% napunjenosti u prvom mjesecu. To možda nije važno u uređaju koji se svakodnevno puni, ali apsolutno ograničava slučajeve upotrebe kondenzatora u odnosu na baterije, barem dok se ne stvore bolji dizajni.
A budući da vam ih treba toliko, trenutna cijena ultrakondenzatora može biti 6x-20x veća od cijene baterija. Ako vaša aplikacija zahtijeva vrlo malu izlaznu snagu, posebno s vrlo kratkim visokim strujnim udarima, ultrakondenzator bi mogao biti opcija. Inače, neće biti zamjena za baterije u bliskoj budućnosti.
Za primjene s visokom strujom poput električnih automobila, to još nije korisno razmatranje, kao samostalno rješenje. Iako sustavi koji koriste i ultrakondenzatore i baterije mogu biti uvjerljivi, budući da su njihove razlike vrlo komplementarne, visoki prijenos struje i dugi vijek trajanja kondenzatora u odnosu na visoku specifičnu energiju/gustoću energije baterije. I ulaže se mnogo truda kako bi se isporučili puno bolji ultrakondenzatori, kao i puno bolje baterije. Dakle, možda će jednog dana ultrakondenzator preuzeti više tipičnih zadataka za baterije.
članak s: https://qr.ae/pCacU0
Vrijeme objave: 06.01.2026.