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在风力发电能量存储中,超级电容器可能有更好的应用

  • 2022-4-18 8:27:15
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正如我们所报道的那样,超级电容器正在出现更多用例,这些超级电容器正在迅速取代用于储能的电池。

超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。超级电容器在分离出的电荷中存储能量,用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集,其电容量越大。传统电容器的面积是导体的平板面积,为了获得较大的容量,导体材料卷制得很长,有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板,一般为塑料薄膜、纸等,这些材料通常要求尽可能的薄。

超级电容器的面积是基于多孔炭材料,该材料的多孔结构允许其面积达到2000m2/g,通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离(<10 Å)和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量,这也是其“超级”所在。

与汽车和 IT 应用一起,随着可再生能源飙升——在某些情况下,从字面上看,电网存储看起来最有前途。这些来源包括与无人机甚至风筝相连的机载风能 (AWE) 发电机,它们比传统的风力涡轮机在高空产生更强、更稳定的风。

意大利公司KiteNRG正在开发一种容量高达 500 kW 的 AWE 系统。该公司声称:“对流层中的高空风代表了一种尚未开发的能源,其规模超过了世界目前的能源需求。”

根据市场分析师 IDTechEx 的说法,意大利的能量收集设计要求超级电容器采用“孤岛配置”来处理预期的电涌。这种离网模式的另一个原因是海浪和潮汐流计划等能量收集技术必须在偏远地区连续可靠地运行。

除了比传统电池捕获更多的能量浪涌外,超级电容器还浪费更少的电力。IDTechEx 估计,与电池相比,用于能量收集的超级电容器提供大约 100 倍的续航能力以及“深度放电”,“而电池容量只能消耗 15%。”

在能量循环应用中,超级电容器在更换电池所需的千瓦/小时方面也优于电池存储。该指标至少抵消了超级电容器的部分成本,市场分析师指出,这一特性已在混合动力汽车中得到证明。

尽管如此,在能量密度方面,承载式超级电容器仍然落后于电池技术,这是提高电动汽车续航里程的关键考虑因素。最新的锂离子电池仍能产生与燃料电池相当的能量密度,但超级电容器相对较高的功率密度(以给定质量的电量来衡量)意味着它们在可用存储空间量方面优于电池。

IDTechEx 指出,电池-超级电容器混合动力正在兴起,旨在利用这两种储能技术的优势。这可能有助于减少超级电容器贴纸的冲击:大型版本仍然需要数千美元。该投资的一个潜在回报是通过防止在暴风雨中损坏风力涡轮机叶片,可能节省数百万美元。

市场追踪者以对超级电容器技术的另一项全力支持作为总结:“与电池相比,超级电容器更安全,可以容忍过度充电和避免复杂的电池管理系统。” 该技术越来越不易燃、无毒,并且与电池不同,不需要昂贵的受控处置。

对于机载风力发电机等新兴部署,IDTechEx 估计超级电容器浪费的电力减少了 14%,并且从机载风能平台捕获的再生能量高达两倍。

长期以来,储能一直是推动可再生能源的薄弱环节。随着科技初创公司和越来越多的超级电容器供应商利用更多的潜在能源,可再生能源的回收、储存和管理看起来更有希望。

【重要声明】此文仅为提供更多信息方便网民阅读目的,并不代表同意文章的说法或描述,也不构成任何建议,对本文有任何异议,请联系我们。

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