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Power
POWER 14 -
SETTEMBRE 2017
Alla crescente diffusione dei superconden-
satori (chiamati anche ultra-condensatori
o EDLC (Electric Double-Layer Capacitor
– condensatori a doppio strato elettrico)
corrisponde un analogo incremento del
desiderio di convertire il sistema di alimen-
tazione elettrica di varie applicazioni, sostituen-
do le tradizionali batterie con gli EDLC. La semplice sostitu-
zione degli uni con gli altri, tuttavia, inmolti casi non ha senso
o non è proprio possibile. Nonostante ciò, i supercondensato-
ri consentono di ottimizzare molte applicazioni.
Batterie e supercaps si basano su metodi di accumulo dell’e-
nergia completamente diversi. Analizzandoli più in dettaglio,
si spiega il perché non possano semplicemente sostituirsi gli
uni alle altre.
Batteria: un accumulatore elettrochimico
Una batteria è in pratica una sorgente di tensione. Durante la
scarica, la tensione mantiene un’elevata stabilità per un am-
pio range e solo a fine scarica diminuisce radicalmente, come
si evince dal grafico di figura 1. Durante il processo di carica,
l’energia elettrica viene trasformata in energia chimica e im-
magazzinata sotto questa forma; durante la scarica viene nuo-
vamente liberata sotto forma di energia elettrica. L’energia
accumulata si calcola con la seguente formula: Energia (Ws)
= (capacità (Ah) / 3600s) x tensione nominale (V). A seconda
della tecnologia di accumulo, si possono raggiungere livelli di
rendimento dell’ordine del 50-90% circa. Rispetto ai conden-
satori, le batterie hanno il vantaggio di poter immagazzinare
un contenuto di energia nettamente maggiore. Gli svantaggi
sono la sensibilità ai picchi di corrente elevati, che danneggia-
no la batteria in modo permanente e il range di temperatura
di funzionamento limitato, da 0 a 45 °C circa. Valori superiori
o inferiori a questi limiti comportano una riduzione della vita
utile della batteria, dovuta alla sua composizione chimica.
Condensatore: un accumulatore elettrostatico
Poiché i condensatori accumulano l’energia in forma elet-
trostatica e la diminuzione della tensione dovuta al consumo
di corrente ha un andamento quasi lineare (si faccia sempre
riferimento alla Fig. 1), sono considerati una sorgente di ali-
mentazione basata sulla corrente. Essi raggiungono un rendi-
mento del 98% circa e funzionano senza subire danni in un
intervallo di temperatura compreso tra -40 °C e +65 °C; senza
dimenticare che alle basse temperature la loro capacità resta
costante. Grazie a un’ESR nell’ordine dei milliohm, è possibi-
le gestire picchi di corrente di parecchie centinaia o migliaia
di ampere. Il loro tallone d’Achille è il contenuto energeti-
co notevolmente inferiore rispetto alla batteria. Il contenuto
energetico viene calcolato con la formula:
Energia (Ws) = 0,5 x Capacità (As/V) x oscillazione tensione2
(carica² (V²) - scarica² (V²)).
Nella figura 2 sono riportate le caratteristiche salienti delle
due sorgenti di energia.
Dimensionamento del condensatore
Nel processo di migrazione dalle batterie agli Edlc, occorre
rivedere sostanzialmente il dimensionamento dell’accumu-
latore di energia, per via delle diverse tecnologie e caratteri-
stiche dei due prodotti. Fare semplicemente riferimento al
valore nominale delle batterie non è sicuramente una stra-
Technical support Rutronik
Supercondensatori,
un sostituto delle batterie?
Batterie e supercondensatori si basano su metodi di accumulo dell’energia
completamente diversi: questo è il motivo per cui non è possibile in molti casi
sostituire semplicemente gli uni con gli altri
Fig.1
– Mentre la tensione della batteria mantiene a lungo lo stesso livello,
quella del condensatore evidenzia un calo lineare