Quanto sono sicuri i supercaps precaricati rispetto alle batterie pre-caricate?
Sto progettando un sistema a energia solare e mi piacerebbe usare qualcosa come un supercap BCAP0005 di Maxwell (2.7V, 5F) per immagazzinare molta energia.
Questo supercap è molto meno energico e molto meno pericoloso di un pacco batteria da 2500 batterie AA o addirittura di una singola cella AA.
Il supercap che hai scelto produrrebbe uno scoppio di potenza per una frazione di secondo che superava leggermente quello che di solito si otterrebbe da una moderna cella AA NimH da 2500 mAh - ma sarebbe quindi completamente scarica.
Una singola cella AA produrrebbe comunque un po 'meno energia ma per molti minuti. Una singola cella o alcune di esse in una batteria sarebbero abbastanza in grado di creare temperature molto elevate e accendere un incendio. Il supercap potrebbe essere usato per accendere un fuoco solo con grande difficoltà.
Alcuni supercaps o ultracap sono molto più capaci di questo. Alcuni possono essere utilizzati, ad esempio, per l'avvio di automobili.
".... pantaloni in fiamme" - quasi: in "alcune occasioni" mi sono avvicinato al fuoco e ho bruciato la tasca dei pantaloni o mi sono bruciato con le temperature generate (stupidamente) da un numero di pile AA NimH (sotto 2000 mAh di capacità) più monete e chiavi nella stessa tasca e con un percorso conduttivo. La rimozione delle cellule dalla tasca diventa improvvisamente la sola e travolgente priorità con la rimozione dei pantaloni una seconda scelta stretta. Questa non è un'esperienza che intendo replicare in futuro :-). In tali occasioni alcune monete o chiavi raggiungono temperature ben al di sopra del loro livello di manipolazione sicuro in pochi secondi. Il supercap scelto come esempio non ha potuto ottenere questo risultato.
Innanzitutto, diamo un'occhiata agli aspetti della capacità energetica:
con qualsiasi significato normale del termine, un condensatore da 2,7 V, 5F non immagazzinerà "molta energia". Se tutta l'energia nel condensatore fosse disponibile, fornirebbe E = 0,5 x C x V ^ 2 Joule. Per un condensatore da 2,7 V, 5 F E = 0,5 x 5 x 2,7 ^ 2 = ~ 18 Joule.
In confronto una batteria AA da 2500 mAh fornirà circa
E = V x Ah x 3600 Joule
= 1,2 x 2,5 x 3600 = 10,800 Joule.
Quindi il supercap 5F immagazzinerà circa 18/10.800 = ~ 0,17% di energia nella batteria. Inoltre, mentre la batteria sarà in grado di fornire quasi tutta questa energia in un'applicazione tipica, il supercap avrà bisogno di uno sforzo supplementare per recuperare energia quando la tensione si avvicina allo zero.
Sicurezza di scarico:
Laddove un supercap è utile rispetto a una batteria, è nella sua capacità di caricarsi rapidamente e scaricarsi rapidamente, e di farlo in molti più cicli di quanti ne possa fare una batteria con poca perdita di capacità.
in ALCUNI casi questa capacità rapida di carica e scarica è grande rispetto a quella di una batteria tipica ed è estremamente grande rispetto a quella di una batteria quando espressa in termini di capacità totale.
Tuttavia, l'esempio che hai scelto, e tutti gli altri membri della sua famiglia, sono molto più "più deboli" di alcuni super / ultra caps. La scheda tecnica disponibile qui mostra una resistenza interna di 170 milliohm che suggerisce una corrente di corto circuito di circa 2,7 / 0,17 = ~ 16A quando è completamente carica, e la corrente di corto circuito tipica è mostrata come 16A a 65 ° C e 14A a 85 ° C. Poiché la temperatura aumenterebbe rapidamente e la tensione equivalente (una volta ridotta) diminuirebbe molto rapidamente in cortocircuito (poiché con una capacità lorda di 18 J il tempo di scarica in s / c sarebbe ben inferiore a 1 secondo) questo condensatore non produrrebbe grandi quantità di energia (forse da 20 a 30 W di picco) e solo per ben meno di 1 secondo.
Una tipica cellula AA moderna NimH contiene molta più energia e fornirà molta più energia per molto più tempo.
Ad esempio, una cella AA da 2,5 Ah Nimh può essere generalmente scaricata fino a circa 5 A e può avere una capacità di scarica caricata nell'intervallo da 10 A a 20 A per brevi periodi a una tensione molto ridotta. Quindi la potenza in uscita è quasi uguale a quella che produrrà il supercap per una frazione di secondo, MA la batteria produrrà 10+ Watt per molti secondi e 5+ Watt per molti minuti.