O papel do supercapacitor em relao baterias de Chumbo cido
Dr. Juliano de Andrade
So Carlos, dezembro de 2012
Introduo
Supercapacitores
Situao atual
Pesquisas
Exemplos de aplicaes Supercaps + PbAc
UltrabatteryTM
Caractersticas
Situao atual e exemplos de aplicaes
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Baterias x Supercaps
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Atributo Ni-MH Li-ion Zebra Pb-cido
Ultracaps
Densidade de pot. (WKg-1)
4,5 120 110 3,1 1030
Densidade de energia (WhKg-1)
45 140 90 31,5 3,22
Ciclos 1000 1000 300 >500.000
US$/kWh 350-450 750-500 300 100-200 2500-5000
Energia
Potncia
Energia
Potncia
NN Clark, N. Zhen, F. Buses: ICE/Battery Hybrids. Encyclopedia of Electrochemical Power Sources. Elsevier. 2009.
Supercapacitores
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Energia = U = CV = A.d.er.e0 (V/d)
Tipo Massa (Kg) Volume (m3) Custo (k US$)
Tempo de resposta (s)
Eletrosttico 200.000 140 700 10-9
Eletroltico 10.000 2.2 300 10-4
Eletroqumico 100 0.1 15 1
Parmetros para um sistema de 1 MJ construdo com cada tipo de acumulador
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Supercapacitores Material dos eletrodos
Cap
acit
nci
a es
pe
cfi
ca (
F g-
1)
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Supercapacitores
xidos de Rutnio - 8,5 WhKg-1
Polmeros condutores, materiais compsitos > 30 WhKg-1
Nanotubos de carbono
Compsitos (grafenos, polmeros, xidos, etc.)
Pseudocapacitores!
Capacitores assimtricos
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Supercapacitores
Aumentam a tenso de operao
Aumentam a densidade de energia
Densidade de potncia limitada pela placa de bateria
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Supercapacitores
Pseudocapacitores reaes faradaicas
Nanofios de MoO3, entrelaados em MWCNT e suportados em carbono vtreo em soluo de Na2SO4 1 M.
71 WhKg-1
Combinaes baterias + supercaps
Potncia dos capacitores associada a energia das baterias
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Controle
Freio reg./acelerao
Velocidade constante
Passagem de nuvens/surto de consumo
Consumo/gerao normal
Atenuao de picos
Qualidade de energia
Exemplo de utilizao em um VE
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Combinaes baterias + supercaps
(8 Ah cell)
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UltrabatteryTM
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ULTRABATTERY Bateria Pb-cido // Supercap
Desnecessrio o controle individual
das clulas
Desenvolvida pela CSIRO - Austrlia, fabricado pela Furukawa - Japo
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UltrabatteryTM
Ultrabattery - Furukawa FTZ12-HEV 12 V, 8.5 Ah.
Convencional SLI - CTX Yuasa 12 V, 8 Ah // Banco de Supercaps 12 V e 33 F
Convencional SLI - CTX Yuasa 12 V, 8 Ah // Banco de Supercaps 12 V e 417 F
Convencional SLI - CTX Yuasa 12 V, 8 Ah
Sequncia pseudo aleatrio para identificao de parmetros (PRBS)
Sequncia de pulsos de corrente de descarga com duraes aparentemente aleatrias
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UltrabatteryTM
Cx = 100 F
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UltrabatteryTM
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UltrabatteryTM
33 F
Ultra
100 F
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UltrabatteryTM
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Obrigado pela ateno!
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Exemplos em sistemas fotovoltaicos
21 Bateria - 12 V e 18 Ah Painel 50 W
Consumo perene + partidas em um motor
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Supercapacitores