Funzionamento Condensatore e Rendimento Batteria

[GiuseppeTalia]

Ciao a tutti
avrei bisogno di un aiuto.
Sono un ingegnere meccanico e mi trovo alle prese con batterie elettriche e condensatori e non ci capisco tanto.
Sapreste indicarmi qualche metodo per calcolarmi il rendimento di carica e scarica di una batteria?
Io ho pensato di fare (Pnom-PJoule)/Pnom*100 per entrambi, visto che posso avere la potenza dissipata in calore ad ogni istante di funzionamento.
Che differenza c'è inoltre tra un condensatore ed una batteria?
A me servirebbe un oggetto che immagazzini pochissima energia, ma anche fino a 40 kW di potenza, per tempi ridottissimi, da 0.02 s a 0.1 s e che poi la ridia dietro in una durata temporale uguale.
Se non sono molto chiaro perdonatemi, ma non sono pratico di mestiere elettrico!
Grazie.
Saluti.

Giuseppe

[Candy]

Certo che 40 kW sono comunque una bella cifra.
In ogni caso, ammesso che il tuo problema sia vero per come lo esponi, e non risolvibile con altre strade, ti servirebbero dei condensatori.

Il condensatore si presta male come accumulatore di energia, perché, sostanzialmente, con dimensioni molto grandi, si accumula ben poco, però ha il vantaggio della rapidità, aspetto che sembra di capire, essenziale.
Per contro, le batterie, indipendentemente dal tipo, a parità di dimensioni e massa, richiedono tempi molto maggiori di carica e scarica, e, senza addentrarmi oltre, direi che sono completamente inutili per un simile problema.

Ma, una domanda: quale è la vera natura del problema ?

[jormay]

Sapreste indicarmi qualche metodo per calcolarmi il rendimento di carica e scarica di una batteria?
Io ho pensato di fare (Pnom-PJoule)/Pnom*100 per entrambi, visto che posso avere la potenza dissipata in calore ad ogni istante di funzionamento.
Che differenza c'è inoltre tra un condensatore ed una batteria?

Potrebbe andare bene ma preferirei indirizzarti alle norme IEC (IEC 62301 IEC 62133 IEC 61951-1 e -2) che possono essere utili per il caso:
http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/downloads/Battery_Chargers_Test_Method.pdf

Inoltre ti indirizzo ad un link dove la comparazione fra batteria e condensatore viene introdotta secondo le tue esigenze, la figura "Ragone Plot of Electrochemical Devices" aiuta ad inquadrare la differenza.
http://www.mpoweruk.com/performance.htm

Esistono dei condensatori detti ultra-capacitors che stanno raggiungendo in alcune applicazioni le batterie a carica lenta. Il sito che tratta dello sviluppo ed uso degli ultra-capacitors e senza dubbio http://www.ultracapacitors.org/
Il link che ne spiega il funzionamento e la differenza sostanziale con le batterie e' qui http://www.ultracapacitors.org/index.php?option=com_content&Itemid=57&id=37&task=view
Li trovi anche i link per un eventuale acquisto.

Quoto anche io la domanda fondamentale

- quale e' la vera natura del problema? -

[lelerelele]

per avere elevatissime correnti istantanee, ne derivano elevate potenze con energie relativamente basse, servono i condensatori, così come indicato da <candy>.

per le saldatrici a punti elettrici, almeno in vecchi modelli, era appunto usata una serie di batterie di condensatori che caricati in tempi relativamente lunghi assorbivano poca potenza da rete, e la scaricavano in brevissimi istanti con correnti elevatissime saldando la lamiera.

suppongo che le nuove usano convertitori switching, con le tecnologie attuali probabilmente è più efficace che con i condensatori.

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Si avrà
Candy

[GiuseppeTalia]

La vera natura del problema l`avete capita tutti e mi avete dato la risposta che cercavo!
Nella realta' sto facendo delle simulazioni con veicoli ibridi,
dove mi serve appunto sapere i rendimenti di carica e scarica della batteria montata sul veicolo,
il peso, la sua efficienza.
Inoltre, per quanto riguarda il condensatore, ho letto di vari articoli che trattano di veicoli
ibridi con supercondensatori e normali batterie, da qui nasceva la mia domanda
sulla rapidita' di scarica di un condensatore e tutto il resto....
E pensavo che certe volte avendo accumulato molta energia in frenata la si potesse accumulare
in un condensatore e ridarla immediatamente, senza usare la batteria.

Cio' perche' un condensatore:
-pesa poco rispetto ad una batteria
-ha rendimenti maggiori nel ridare ALTA POTENZA rispetto alla batteria.
(e' giusto questo???)

Il discorso mi sembra tornare, poiche' facendo delle simulazioni sto vedendo che la batteria
gia' a 10 kW di potenza erogata presenta un rendimento relativamente basso.

[jormay]

ha rendimenti maggiori nel ridare ALTA POTENZA rispetto alla batteria.
(e' giusto questo???)

Mmmm si, maggior potenza piu' che alta potenza. Una batteria non la ricarichi in maniera efficiente nel tempo di una frenata mentre un condensatore anche si. La carica/scarica in termini di efficienza di un condensatore supera quella delle batterie (odierne). Nelle auto e' particolarmente apprezzabile!!!

Vedi FlashCell, l'avvitatore che usa commercialmente questo principio.
http://www.demain.com.au/Flashcell.html
E siamo solo all'inizio.

[lelerelele]

E' però vero che l'energia accumulata dal condensatore è ed a calcoli fatti non sono grandi energie in gioco.

mi risulta che le attuali batterie agli ioni di litio sopportano correnti di carica di 65 volte la loro corrente fruibile in un'ora.

perciò una batteria da 6200mA/h può essere caricata con 400A!, direi che da una bella frenata!

e se l'energia non fosse tutta recuperata.....sicuramente lo sarà in gran parte, avendo comunque possibilità di accumularne in grandi quantità di energia.