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!

juliano.andrade@lactec.org.br

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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