Przez wiele lat superkondensatory — zwane także ultrakondensatorami — pozostawały na marginesie technologii pojazdów elektrycznych. Choć koncepcyjnie proste, ich zastosowanie w produkcji było ograniczone, a przykłady takie jak Lamborghini Sián pokazały ich potencjał. Jednakże firma Allotrope Energy z siedzibą w Basingstoke wierzy, że dokonała przełomu, który może w końcu wprowadzić ultrakondensatory do masowej produkcji, szczególnie w pojazdach hybrydowych.
Co to są superkondensatory i dlaczego nie są powszechnie stosowane?
Ultrakondensatory to elektroniczne urządzenia pamięci masowej, które można znaleźć w prawie każdym produkcie elektronicznym. Podobnie jak baterie, przechowują i uwalniają energię elektryczną. Istnieją jednak kluczowe różnice. Superkondensatory składają się z dwóch elektrod oddzielonych warstwą izolacyjną. Po podłączeniu do napięcia na tych płytkach gromadzi się ładunek elektryczny. W przeciwieństwie do akumulatorów, podczas ładowania i rozładowywania nie zachodzi żadna reakcja chemiczna, co pozwala na znacznie szybsze ładowanie i rozładowywanie ultrakondensatorów.
Historycznie rzecz biorąc, główną wadą ultrakondensatorów była ich niska gęstość energii. Baterie mogą przechowywać duże ilości energii przez długi czas, natomiast ultrakondensatory szybko uwalniają ładunek po podłączeniu do obciążenia elektrycznego, takiego jak silnik. Ta różnica doprowadziła do zdominowania akumulatorów na rynku pojazdów elektrycznych i hybrydowych.
Przełom w dziedzinie energii alotropowej: ultrakondensatory Lignavolt
Allotrope Energy twierdzi, że przezwyciężyła to ograniczenie dzięki nowym ultrakondensatorom Lignavolt. Urządzenia te charakteryzują się gęstością energii wynoszącą 4–15 Wh/kg, czyli znacznie wyższą niż 7–8 Wh/kg osiąganą w istniejącej technologii ultrakondensatorów. Podobno są także znacznie tańsze w produkcji. Sekret tego postępu tkwi w zastosowaniu materiału Lignavolt, substancji produkowanej w sposób zrównoważony, otrzymywanej z ligniny, produktu ubocznego przemysłu celulozowo-papierniczego.
Potencjał dla pojazdów hybrydowych
Potencjalne zastosowanie tej technologii jest szczególnie obiecujące w przypadku pojazdów hybrydowych. Samochody te łączą w sobie silnik spalinowy (ICE), który zwiększa zasięg, z silnikiem elektrycznym oraz akumulatorem lub ultrakondensatorem do wychwytywania i ponownego wykorzystania energii w procesie hamowania regeneracyjnego, czyli procesu przekształcania energii kinetycznej samochodu w energię elektryczną podczas zwalniania.
Wczesne przykłady zastosowania ultrakondensatorów w technologii hybrydowej sięgają ostatniej dekady, kiedy samochód Hondy FCX z ogniwami paliwowymi wykorzystywał ultrakondensatory do magazynowania energii z ogniwa paliwowego i hamowania regeneracyjnego. Jednak ogromne inwestycje w technologię akumulatorów do pojazdów elektrycznych wysokiego napięcia, pojazdów hybrydowych 48 V i innych zastosowań przyćmiły ultrakondensatory.
Firma Allotrope twierdzi, że przechwytywanie 100% energii hamowania regeneracyjnego, nawet przy umiarkowanym hamowaniu, wymagałoby niepraktycznie dużego i drogiego akumulatora litowo-jonowego. Dla kontrastu, ich 1-kilogramowy superkondensator może dostarczyć 75 koni mechanicznych – liczbę 50 razy większą niż równoważny akumulator litowo-jonowy.
Mniejszy silnik, niższa emisja
Firma przewiduje przyszłość, w której znaczna część przyspieszenia układu napędowego pojazdu hybrydowego będzie pochodzić z silnika elektrycznego zasilanego superkondensatorem. Umożliwi to producentom zmniejszenie rozmiaru silnika spalinowego, co ostatecznie doprowadzi do niższej emisji i mniejszego zużycia paliwa. Konsekwencje dla wydajności pojazdów hybrydowych i wpływu na środowisko mogą być znaczące.
Podsumowując, ultrakondensatory Lignavolt firmy Allotrope Energy stanowią obiecujący postęp w dziedzinie elektronicznego przechowywania danych. Dzięki zwiększonej gęstości energii, wydajności i zrównoważonym metodom produkcji stanowią potencjalnego gracza, szczególnie w przypadku pojazdów hybrydowych, które chcą zoptymalizować hamowanie regeneracyjne i poprawić ogólną wydajność. To małe pudełko z Basingstoke może zmienić przyszłość technologii hybrydowej.
