Suporekondensatory i ich rola w automatyzacji przemysłowej

Superkondensator to innowacyjna i rewolucyjna forma magazynowania energii, wykraczający poza możliwości klasycznych kondensatorów. Ta technologia jest coraz częściej wdrażana w przemyśle i w sektorze logistycznym.

Superkondensator – co to jest?

Superkondensatory, znane również jako kondensatory elektrochemiczne lub kondensatory z podwójną warstwą, to systemy składające się z par płytek przewodzących oddzielonych materiałem dielektrycznym. Ich pojemność może być nawet tysiąc razy większa nić pojemność kondensatorów elektrolitycznych, a prędkość ich ładowania i rozładowywania jest wprost proporcjonalna do pojemności.

Pierwsze superkondensatory o pojemności zaledwie jednego farada opracowano na przełomie lat 70. i 80., a japońska korporacja międzynarodowa NEC zaczęła wprowadzać je na rynek w 1978 roku jako element pamięci komputerowej. Jednakże urządzenia te aktualnie osiągają 5000 F pojemności i prześcigają baterie ze względu na dużą pojemność i większą stabilność po długich cyklach użytkowania.

Zalety superkondensatorów

• Krótszy czas ładowania. Tak jak kondensatory tradycyjne, superkondensatory również mają określony czas ładowania i rozładowywania. Jednakże w tym przypadku może to trwać kilka minut zamiast kilku godzin.
• Więcej energii w krótszym czasie. Superkondensator magazynuje mniej energii niż bateria, ale dostarcza klientowi większą jej ilość w tym samym czasie.
• Bezpieczeństwo. W odróżnieniu od baterii elektrochemicznych, które są z natury niestabilne, pod wpływem czynników zewnętrznych – np. pod wpływem temperatury – superkondensatory nie eksplodują.

Działanie superkondensatorów

Superkondensatory magazynują energię w sposób elektrostatyczny, ale zatrzmują ją i uwalniają inaczej niż baterie. Składają się z trzech kluczowych elementów:

• Elektrody. To dwie naprzeciwległe płytki, które przyciągają ładunki elektryczne, jedna przyciąga ładunki pozytywne, a druga – negatywne. Ilość ładunku elektrycznego zakumulowanego przez superkondensator – pojemność – jest proporcjonalna do rozmiaru płytek i odwrotnie proporcjonalna do odległości między nimi.
• Elektrolit. Płytki zanurzone są w płynie, który wspomaga ruch ładunków elektrycznych w superkondensatorze. Ponadto elektrolit zapewnia przewodność oraz izolację.
• Izolator. Obie elektrody są fizycznie oddzielone warstwą, która zapobiega przedwczesnemu kontaktowi między dwoma powierzchniami i ładunkami. Izolator wytwarza pole magnetyczne, które umożliwia magazynowanie dużych ilości energii elektrostatycznej. 

Superkondensatory vs. baterie

Suporkondensatory charakteryzują się wyższą wydajnością energetyczną niż baterie. Służą do generowania skoków mocy i są wykonane z materiałów, które nie są toksyczne ani żrące, więc powodują mniej odpadów.

Do czego służy superkondensator?

Ze względu na swoje właściwości superkondensatory są wykorzystywane w wielu sektorach i mają  zróżnicowane zastosowania:

• Wsparcie energetyczne. Obsługują szczytowe zapotrzebowanie bez przeciążania sieci elektrycznej, wyrównując zużycie energii i pokrywając krótkotrwałe przerwy w dostawie energii.
• Panele solarne oraz inne odnawialne źródła energii. Superkondensatory działają jako stabilizatory napięcia.
• Pojazdy. Poza tym, że stanowią źródło energii umożliwiającej uruchamianie dużych silników, mogą stanowić element układu hamowania regeneracyjnego w ciężarówkach lub lokomotywach, a także są kompatybilne z samochodami hybrydowymi oraz systemami wodorowymi.

Zastosowanie superkondensatorów w magazynie

Omawiana technologia stosowana jest również w obszarach ściśle powiązanych z logistyką i produkcją. Jednym z najlepszych tego przykładów jest obszar automatyki przemysłowej.

Coraz częściej stosowane w magazynach akumulacyjne systemy składowania, takie jak automatyczny Pallet Shuttle, wykorzystują superkondensatory jako główne źródło energii, przynajmniej w przypadku najlepszych producentów. Dzięki temu wózki odpowiadające za transport palet zawsze są dostępne i mogą działać bez przerwy przez całą dobę. Firmy United Caps oraz Panificadora de Alcalá już wdrożyły tę technologię w swoich obiektach.

Superkondensatory chronią maszyny i urządzenia przed nagłymi przerwami w dostawie energii, optymalizują wydajność operacyjną i przyczyniają się do tworzenia wydajnych środowisk produkcyjnych, dlatego świetnie sprawdzają się w zakresie logistyki i produkcji.

Rozwój superkondensatorów

Od momentu wynalezienia superkondensatory nieustannie są ulepszane poprzez wprowadzanie innowacji i stosowanie nowych materiałów. Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium opracowali wysoce wydajny superkondensator grafenowy. Z kolei inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology stworzyli superkondensator, którego działanie opiera się na trzech prymitywnych materiałach, powszechnie stosowanych już od czasów Imperium rzymskiego: wodzie, cemencie i sadzy. 

Wspomniany wynalazek może znaleźć istotne zastosowanie w energetyce i utrzymaniu sieci dystrybucji energii elektrycznej, jeśli zostanie wdrożony w domowych fundamentach. Ponadto trwają prace nad zastosowaniem superkondensatorów w satelitach komunikacyjnych, kontroli lotów i napędach elektrycznych statków kosmicznych.

Większa wydajność logistyczna przy wsparciu Mecaluxu

Jeśli chcesz usprawnić operacje za pomocą najnowszych osiągnięć technologicznych przy wsparciu innowacyjnego zespołu oraz jego zasobów, Mecalux może Ci w tym pomóc. Nasza firma szczyci się ponad 55-letnim doświadczeniem w zakresie intralogistyki, a nasze produkty są stale udoskonalane, aby optymalizować możliwości naszych klientów. Skontaktuj się z nami bez zobowiązań, a znajdziemy systemy składowania i oprogramowanie, dzięki któremu logistyka Twojej firmy wzniesie się na wyższy poziom.