Supercondensatori

[Dolomitico]

Che ne pensate dei supercondensatori?
Se non lo sapete date qui un'occhio: http://it.wikipedia.org/wiki/Supercondensatore
Mentre guardavo un catalogo della conrad mi sono saltati fuori sti bestiolini da 400 farad di capcita,facendo delle ricerche è risultato che sono ottimi per l'eolico per accumulare delle belle fette di energia,hanno fino a 1000 ampere di spunto tanto che leggevo che hanno acceso un V12 con 6 di questi.
E pesano poco,hanno 150.000 cicli di carica/scarica e le capacita sono in aumento,sarebbe meraviglioso poter disporre di questi cosini leggeri invece che grosse e pesanti batterie.
In ogni caso aiutano molto le batterie in quanto i grossi botti li assorbirebbero loro,anche nel caso di una turbina eolica,loro assorbono i picchi,poi piano piano li trasferiscono alla batteria o alle utenze.
Il max taglio che ho trovato è di 1200 Farad https://www.distrelec.it/supercap-1200- ... -20/802398

[maxlinux2000]

Molto interesante. Ho letto anche io in un sito australiano, di uno che ha messo dei grossi condensatori per migliorare la resa del suo aerogeneratore, ma ho letto solo superficialmente e non ricordo se parlava di normali condensatori su i super condensatori che nomini tu.

Ma vorrei sapere alcune cose sui supercondensatori:

Quanti watt possono accumulare per esempio un supercondensatore da 100Farad ?
Quanto può costare un supercondensatore da 100F?
A che tensioni lavora normalmente un supercondensatore?

e...sarebbe possibile l'autocostruzione?

[maxlinux2000]

Leggendo nella versione inglese...
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_d ... omparisons

si capisce che non sono tutte rose e fiori, ma che usando un sistema misto (batterie al piombo + supercapacitatori) si ottengono ottime prestazioni e lunga durata del sistema.

[maxlinux2000]

ahaha!! come immaginavo c'è che si diletta nella autocostruzione dei "SuperCaps" (super condensatori).

Qui la versione tradotta con google del forum:

http://translate.google.com/translate?j ... 26id%3D339

Ora però mi dovreste spiegare cosa sono i Farad e che formule devo usare per trasformarli in Watt

[Dolomitico]

Le tensioni sono sui 2,5 volt max,il costo è 30€ per 100 farad,poi ce ne sono di molti tagli,da 1 farad a 5000 farad.
Non sono costosissimi a patto di andarci un po piano,va detto che è una tecnologia in lavorazione,stanno cercando di aumentare la capacità.
Secondo me vanno benissimo in tutte quelle applicazioni che serve un accumulo veloce e potente.
Immagina il recupero di energia in frenato,oppure i faretti led da giardino a pile,che soffrono le mancate ricariche complete,oppure nel caso di una batteria quasi carica potresti accumulare l'energia del aeroegeneratore nel condensatore che va da vaso di espansione,poi quando il vento cala mantiene il livello costante per ricaricare la batteria.
Magari si potesse sostituire le batterie tradizionali,ma per intanto abbiamo questo.
Quello che non ho capito è come si converte la misura da farad a ampere/ora,se abbiamo un banco da 20 volt 100 farad,quanto dura la carica prima di scaricarsi??

[Dolomitico]

Bello il link dei condensatore fai da te,sei veloce a sviluppare ideee.

[Ferrobattuto]

1 Farad eroga 1 Ampere per 1 Secondo, lasciando scendere la tensione al 30% del valore massimo originale. Ossia, se si ha un condensatore da 1 F, scaricando 1 A in 1 Sec la tensione finale dovrebbe essere 30V.
Questo è quanto mi sembra di ricordare. Il dubbio è solo sulla tensione finale, se è il 30% o se è nulla addirittura. 400 F sono 400A per 1 Sec, oppure 1 A per 400 Sec. 2,5V a questo punto mi sembrano un po' pochini, perché mettendone 10 in serie per raggiungere la tensione la capacità si divide per 10, ossia diventano 40 F e la percentuale di scarica dal massimo ai 20-21V di un impianto batterie significa poter sfruttare solo una piccola percentuale della carica accumulata.
Probabilmente in futuro diventeranno convenienti, e saranno forse un valido aiuto agli impianti di accumulo, ma per ora ho l'impressione che costino troppo.....
L'autocostruzione sarebbe una gran bella cosa, ma si dovrebbe trovare una "ricetta sicura" e a basso costo. Dopotutto sono degli elettrolitici...... La loro enorme capacità è data dalla bassa tensione di lavoro, che permette di usare pellicole di ossido talmente sottili (poche molecole....) così che gli elettrodi risultino quasi a contatto.
Immagno sappiate che la capacità di un condensatore sia proporzionale alla superficie degli elettrodi affacciati e inversamente proporzionale alla loro distanza. Se la distanza tra gli elettrodi è di pochi micron, le superfici possono essere anche relativamente modeste. Negli elettrolitici il problema "distanza" viene risolto con un elettrolita conduttore, in modo che la distanza risulti nulla, e l'isolamento tra le facce è ottenuto ossidando uno degli elettrodi. Infatti sono polarizzati, se si inverte la polarità l'ossido si scioglie e "sparano". In genere gli elettrodi sono di alluminio, o di una sua lega, e infatti l'ossido di alluminio è un fortissimo isolante, anche in spessori di pochi Micron.
Immagino che la tecnologia dei supercondensatori sia simile, anche se i componenti e le composizioni sono differenti.

[maxlinux2000]

stavo leggendo quá e la, fantasticavo di costruire dei super-condesantori dentro a dei bidoni di polietilene da 25L (quelli dell'olio).
Se lavorano a 2V, ne servno 6 per arrivare a 12V.

Il materiale usato sembra sia quindi, il carbone attivo (?) l'alluminio e un elettrolita con non so mi ricordo quale sale. Nella discussione che ho postato, parlano anche di teflon mi sembra.

Ma so che esistono condensatori elettrolitici da 400V. I super condensatori non hanno una struttura simile?

[Dolomitico]

Cavolo,mi era sfuggito il fatto che mettendoli in serie si compromette la capacità,ho guardato sui miei manuali e in effetti è come dice Ferro.
La formula è CX=(C1 X C2)/(C1+C2) mentre per il parallelo è semplicemente C1+C2=CX
Che beffa,cosi facendo si dimezza tutto il vantaggio ottenuto,oppure si lavora a 2 volt che è un po troppo poco.

[Ferrobattuto]

Se sono tutti di capacità uguale, mettendoli in serie, basta dividere la capacità di un singolo per il numero delle capacità messe in serie. Ad esempio, mettendo in serie dieci di quelli da 100 F se ne ottiene uno da 10 F, ma con tensione uguale alla somma delle tensioni singole, ossia 25V.

In realtà credo che le tolleranze di capacità siano piuttosto ridondanti, come succede per tutti gli elettrolitici, in genere per eccesso, o se per difetto è normalmente abbastanza basso. Mi spiego: la tolleranza potrebbe essere "-10 / +40% Oppure: -0 / +50% Ecc ecc. In questo modo è praticamente impossibile trovare (almeno nel campo degli elettrolitici....) due capacità perfettamente uguali. Capacità differenti poste in serie finiscono per caricarsi con tensioni differenti, che con tolleranze così alte possono risultare piuttosto cospicue. Faccio un esempio: poniamo il caso che ci sia un condensatore con capacità più o meno precisa, in serie con un secondo che, pur rimanendo nelle tolleranze di fabbrica, abbia una capacità più alta del 30%. Ora, dato che la tensione sale in base alla percentuale di accumulo di cariche elettriche nella capacità, si avrà che quello più piccolo si caricherà prima, e quello più grande rimmarrà scarico del 30%, ossia con tensione del 30% più bassa. Se si porta la serie alla tensione nominale massima di lavoro, alla fine risulterà che alcuni sono carichi, e altri.... Spareranno per sovratensione! Infatti se si costruiscono capacità a tensione elevata mettendo in serie degli elettrolitici, si dovranno far lavorare singlarmente a tensione alquanto più bassa di quella di lavoro nominale, e per precauzione mettere una resistenza in parallelo a ciascuno di loro di valore tutte uguali in modo da equalizzare le varie tensioni. Resistenze che vanno in genere da 1 a 10Kohm per ogni volt di lavoro. Per spegarmi meglio: facciamo conto di dover realizzare un gruppo da 1000V circa 100uF, si metteranno in serie tre condensatori da 330uF ma di 400V lavoro, in modo che ognuno di loro rimanga abbastanza al di sotto delle tensioni massime per cui è fabbricato, e si metteranno in parallelo a ciascun condensatore delle resistenze da almeno 330 - 470 Kohm (tutte uguali e con meno tolleranza possibile) per "ridistribuire" le tensioni.
Tornando ai supercondensatori, visto che farne "sparare" uno per sovratensione significherebbe fare un botto immane (e molto pericoloso....), ci si dovrebbe tenere più bassi della tensione massima, quelli da 2,5V andrebbero trattati come se fossero da 2V, per cui metterne uno per ogni elemento di tipo al piombo. E in una carica di equalizzazione staremmo ancora un po' al limite.

[Dolomitico]

Mentre ero in vacanza mi è venuto un dubbio:
Se questi condensatori o supercondensatori noi li si collegasse su ogni cella di una batteria al piombo la capacità dovrebbe essere max.
Mi spiego:
Invece che collegare in serie i condensatori e poi collegarli a una batteria a 12 volt,si collegassero direttamente ogni condensatore a ogni elemento della batteria si avrebbe la max capacità,in quanto è la pila che comanda e non la distanza delle armature dei condensatori.
Giusto?

[Ferrobattuto]

......per cui metterne uno per ogni elemento di tipo al piombo. E in una carica di equalizzazione staremmo ancora un po' al limite.

Era quello che intendevo quì sopra, anche se mi sono espresso male. Certo, l'elemento 2V al piombo darebbe la sicurezza che la tensione viene distribuita in modo uniforme e sicuro, però la capacità risultante sarebbe comunque la capacità del singolo condensatore divisa per il numero di elementi in serie. A 12V sarebbero 6 condensatori, a 24V sarebbero 12 ecc ecc. 5000 Farad diviso 12 = 416 Farad totali. Aumenteresti la capacità di scarica di soli 115 milliamperora, però il banco così concepito reggerebbe degli impulsi transitori di scarica molto forti.
Non so..... Non li vedo ancora molto competitivi, specialmente con banchi di grossa capacità, mentre il rapporto costo-prestazioni, almeno a me, pare ancora molto sfavorevole.

[maxlinux2000]

bentoranto dalla vancanze

ho letto da qualche parte che stanno cercando di fare dei supercondensatori per automobile elettrica a 96 volts utilizzando la nano-tecnologia.... ma ovviamente per ora è fuori dalla nostra portata. SE funziona davvero verranno impiegati in parallelo a batterie convenzionali, per automobili elettriche che per ora non sono nemmeno prototipi.

...ci rimangono sempre le batterie al piombo

[Dolomitico]

Grazie,vacanze leggere low cost,ma quando si può perchè no.
Non penso che un condensatore in parallelo su ogni elemento dia poca capacità,non lo so di preciso,ma è l'elemento che comanda,non le distanze tra le carcasse dei condensatori.

[Hal9000]

I supercondensatori non sono ancora competitivi con l'accumulo elettrochimico inoltre sono più delicati delle batterie al piombo, di fatti se superi la loro tensione massima rischi di forare lo strato di ossido isolante e danneggiarli, capirete che tanti di questi condensatori in serie con delle belle tolleranze sulla capacità danno seri problemi di livellamento della tensione, per fare un esempio appositamente esagerato se mettiamo due condensatori in serie uno da 100F ed uno da 50F e li carichiamo con un alimentatore da 4V non troveremo 2V su ogni condensatore, ora non sono in grado di calcolarlo esattamente, ma sicuramente troveremo una tensione più alta sul condensatore con minore capacità.
Al contrario sugli elementi al piombo le piccole differenze vengono compensate dall'elettrolisi dell'acqua che funge da "diodo zener" che qualora un elemento diventa carico prima degli altri e la sua tensione inizia a salire incomincia l'elettrolisi che se pur consumando acqua tiene la tensione sotto controllo permettendo agli altri elementi di riallinearsi (la famosa fase di carica chiamata equalizzazione).

E poi scusate è molto più facile ed economico costruirsi in fai-da-te degli accumulatori al piombo che dei condensatori, si ottengono discrete quantità molto più facilmente, sia che vogliate realizzarli in stile plantè che in stile a materie attive riportate.

Alcuni anni or sono, prima di realizzare il mio impianto offgrid, mi ero fatto fare dei preventivi per un accumulo a supercondensatori, cifre da capogiro senza nessuna garanzia di corretto funzionamento!
Diciamo che se un banco al piombo di capacità X costa 10, uno equivalente fatto con le solidissime nichel-ferro costa 40 ed uno a supercondensatori costa 200, fate un pò voi

E poi c'è da dire un altra cosa, non so esattamente come si comportino i supercondensatori, ma i normali condensatori elettrolitici non è che vivano più a lungo di una bella batterie al piombo tubolare o plantè, è risaputo che i condensatori elettrolitici, proprio come le batterie al piombo, hanno un elettrolita, in genere basico al contrario di quello acido delle batterie al piombo, ma pur sempre a base di acqua e che con gli anni, il calore o un errato uso del condensatore si secca oppure le lamelle interne si corrodono per effetto elettrolitico, tanto come le batterie, di fatti i normali condensatori elettrolitici possiamo considerarli vecchi dopo 10 anni di uso continuo 24/24h, paragonandoli ai 20 di una tubolare, ai 40 di una plantè o ai 60-100 di una NiFe, capirete che non ci siamo ancora con questa tecnologia, tra l'altro difficile da realizzare in fai-da-te, mentre una banale piombo-acido è alla portata di tutti!

[Dolomitico]

Ciao hal9000 e benvenuto.
Si questo lo immaginavamo,la capacità non era un granchè,ma forse in certi utilizzi tornavano utili come le turbine eoliche,in ogni caso 2 volt sono troppo bassi per aplicazioni di accumulo,hai ragione che è più facile fare una piombo acido,di sicuro dura di più,però i condensatori sono molto più leggeri,hanno un ciclaggio maggiore e li puoi scaricare prativcamente a 0.
Non sono ancora maturi come tecnologia per il nostro utilizzo,ma forse in futuro miglioreranno,

[maxlinux2000]

un giorno o l'altro, se mi capita per le mani un rotolo di piombo da 1.5mm vorrei provare a fare 6 elementi usando il metodo "girella" proposto da Libero51 in un altro forum... ma senza separatori... e meglio delle striscioline di silicone verticali che mantengano la distanza di 2mm la piastra positiva da quella negativa.
I due elettrodi fanno parte integrale delle piastre, che sono a forma di L molto allungata. in questo modo si evitano problemi di saldatura, e/o di fusione.

Il tutto viene arrotolato e infilato in un tubo idraulico in pvc da 200mm di diametro e si usano i tappi idraulici incollati sempre con la colla per pvc, la cuale assicura la fusione a contatto.
Ci sono tappi con il controtappo ispezionabile che può venire usato per controllare il livello dell'acqua.
Ho solo un problema da risolvere ancora:

il rotolo deve venire sospeso in modo che non tocchi il fondo e possano i fanghi provocare cortocircuiti. Ho in mente un paio di soluzioni, ma non mi convincono del tutto.

Magari apriamo un'altra discussione se qualcuno ha intenezione di sperimenetare.

[Ferrobattuto]

Sperimentare al momento no, non ne ho la possibilità, che altrimenti sarei partito con le planté, però se ne può parlare per mettere insieme le idee.
Forse conviene aprire una discussione apposta, senza inquinare questa.

[Dolomitico]

L'altro giorno con un ordine che avevo fatto mi è arrivato il mio primo super condensatore,essendo una cosa sconosciuta volevo prendere un po le misure e capire cosa se ne poteva fare.
Per non rischiarci troppi soldi ne ho preso uno da 2.5 volt 60 farad,è grande come un condensatore da 16 v 2000 uF,incuriosito l'ho attaccato al mio alimentatore tarato a 2.3 volt e ci ha messo 10 secondi circa a caricarlo completamente con 5 ampere di corrente,va detto che in 6/7 secondi era carico,poi la corrente cala un po come succede con gli accumulatori,e poi lentamente man mano che scendono gli ampere arriva alla soglia prefissata.
L'ho collegato a un motorino di unìaspirapolvere da 3.6 volt e ha funzionato a manetta per 4/5 secondi,poi è calato progressivamente il voltaggio.
Tutto normale,esattamente come un condensatore classico di capacita inferiore.
Poi l'ho ricaricato e con una scarica violenta ho preso un pezzo di truciolo di metallo attorcigliato da una trapanatura e si è acceso come il filamento di una lampadina,ovviamente emetteva una flebile luce,ma era cmq incandescente.
Ora ho visto che usano questi condensatori per saldate,precisamente per effettuare puntature,(usavano 6 condensatori in serie da 2500F 2.5 volt) oppure per fare andare tv con degli inverter o accendere dei motori,andrebbero bene a offgrid che vuole saldare con poca corrente,non usa batterie che si rovinano ma dei bei condensatori che durano una cifra.
Personalmente penso che il rapporto prezzo capacità è ancora svantaggioso,il mio l'ho pagato 10€,ma per fare qualcosa di utile con buone potenze servono quelli da 1000F e su,quelli da 2500f costano 180€ l'uno,è ancora tanto.
Li vedo ottimi per un recupero di energia elettrica da frenata come le auto,ma servono moolto più grossi.

[maxlinux2000]

so che stanno sviluppando dei super condensatori con nanotubi al carbonio (graphene/fullerene...) con capacitá enormi, ma non saprei quantificare. Vogliono usarle per le automobili elettriche in abbinamento con batterie al litio. Praticamente un super condensatore dovrebbe essere in grado di portare l'auto da 0 a 50kmh ed avere la diemsione di una bottiglia di acqua... :O
Per ora sono tecnologie altamente al di fuori della nostra portata..... ma in un fututo (neppure troppo lontano) potrebbero essere persino economiche.... come lo sono state le calcolatrici portatili, gli orologi digitali, i computer, i cellulari.....

L'altro giorno con un ordine che avevo fatto mi è arrivato il mio primo super condensatore,essendo una cosa sconosciuta volevo prendere un po le misure e capire cosa se ne poteva fare.
Per non rischiarci troppi soldi ne ho preso uno da 2.5 volt 60 farad,è grande come un condensatore da 16 v 2000 uF,incuriosito l'ho attaccato al mio alimentatore tarato a 2.3 volt e ci ha messo 10 secondi circa a caricarlo completamente con 5 ampere di corrente,va detto che in 6/7 secondi era carico,poi la corrente cala un po come succede con gli accumulatori,e poi lentamente man mano che scendono gli ampere arriva alla soglia prefissata.
L'ho collegato a un motorino di unìaspirapolvere da 3.6 volt e ha funzionato a manetta per 4/5 secondi,poi è calato progressivamente il voltaggio.
Tutto normale,esattamente come un condensatore classico di capacita inferiore.
Poi l'ho ricaricato e con una scarica violenta ho preso un pezzo di truciolo di metallo attorcigliato da una trapanatura e si è acceso come il filamento di una lampadina,ovviamente emetteva una flebile luce,ma era cmq incandescente.
Ora ho visto che usano questi condensatori per saldate,precisamente per effettuare puntature,(usavano 6 condensatori in serie da 2500F 2.5 volt) oppure per fare andare tv con degli inverter o accendere dei motori,andrebbero bene a offgrid che vuole saldare con poca corrente,non usa batterie che si rovinano ma dei bei condensatori che durano una cifra.
Personalmente penso che il rapporto prezzo capacità è ancora svantaggioso,il mio l'ho pagato 10€,ma per fare qualcosa di utile con buone potenze servono quelli da 1000F e su,quelli da 2500f costano 180€ l'uno,è ancora tanto.
Li vedo ottimi per un recupero di energia elettrica da frenata come le auto,ma servono moolto più grossi.