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ultracapacitores - EstratÊgias de gestão de energia para telecomunicaçþes e telemåtica Vanessa Jakob *HUHQWH GH YHQGDV GH FDSDFLWRUHV GD 5XWURQLN Jßrgen Auer 9LFH 3UHVLGHQWH H UHVSRQV£YHO GH YHQGDV H marketing da Sech
O mundo digital do futuro promete maior conforto e segurança. Mas a direção autĂłnoma, a deteção automĂĄtica de sinais de trânsito e muitos outros recursos exigem conexĂľes de dados permanentes. Por sua vez, estes precisam de uma fonte de alimentação estĂĄvel, segura e ininterrupta. Atualmente, a maioria das aplicaçþes de fonte de alimentação ininterrupta (UPS) em teleFRPXQLFDŠ¡HV H WHOHPÂŁWLFD VÂĽR EDVHDGDV QD tecnologia de baterias. É atĂŠ usado atualmente para armazenar cargas de pico. Nestas aplicaçþes, a bateria oferece vantagens graças Ă sua densidade de energia relativamente alta, maturidade e anos de familiaridade no uso. Assim, sĂŁo projetadas especialmente para corresponder Ă s propriedades da tecnologia de bateria disponĂvel. +ÂŁ TXDVH DQRV TXH RV XOWUDFDSDFLWRUHV WÂŹP VLGR XVDGRV FRP VXFHVVR FRPR soluçþes de energia de pico e reserva em YÂŁULDV DSOLFDŠ¡HV LQFOXLQGR WXUELQDV HÂľOLFDV estaçþes base mĂłveis, robots industriais e uma variedade de outros dispositivos eleWUÂľQLFRV H PÂŁTXLQDV LQGXVWULDLV 1RV ÂźOWLPRV DQRV GHYLGR ¢V FUHVFHQWHV H[LJÂŹQFLDV QXPD vasta gama de aplicaçþes de alto volume, desenvolveram-se em dispositivos de armazenamento de energia que - em termos de custo e desempenho - tambĂŠm sĂŁo uma alternativa interessante para uso em sistemas UPS grandes e pequenos, como fonte de alimentação de reserva para data centers, hospitais e produção de alta tecnologia. Os tamanhos de sistema tĂpicos começam com alguns quilowatts e podem ser facilmente www.oelectricista.pt o electricista 73
expandidos para sistemas em escala de megawatts com soluçþes modulares. Nessas soluçþes, cÊlulas ultracapacitoras únicas são conectadas para formar módulos ou mesmo sistemas.
PERFEITO PARA POTÊNCIA DE PICO E BACKUP DE CURTO PRAZO Todas estas aplicaçþes - independentemenWH GD FODVVH GH SRWQFLD H[LJLGD UHTXHUHP HQHUJLD UDSLGDPHQWH SDUD IRUQHFHU D SRWQFLD GH SLFR QHFHVV£ULD RX SDUD VXSULU DV LQterrupçþes muito curtas que ocorrem atualmente. No caso de uma quebra de energia prolongada, a instalação ou sistema Ê colocado num estado seguro (paragem normal). $ SRWQFLD GH SLFR H RV WHPSRV GH SRQWH normalmente variam de alguns milissegunGRV D VHJXQGRV 2V XOWUDFDSDFLWRUHV V¼R ideais especialmente para estas aplicaçþes. São capazes de libertar e recuperar a maior parte da energia armazenada em segundos (ou fraçþes de segundo), inúmeras vezes, VHP VHUHP GDQLͤFDGRV 6¼R SURMHWDGRV SDUD XPD YLGD ŸWLO GH DQRV RX PDLV QHVWDV DSOLFDŠ¡HV 6¼R WDPEP I£FHLV GH PDQXVHDU
Os ultracapacitores sĂŁo diferentes: as suas propriedades sĂŁo baseadas num material de carvĂŁo ativado com uma ĂĄrea de superfĂcie elĂŠtrica extremamente grande. O material ĂŠ utilizado como elĂŠtrodo, e um eletrĂłlito impregnado nas cĂŠlulas garante a troca de carga necessĂĄria.
1ÂĽR ÂŤ QHFHVVÂŁULD TXDOTXHU PDQXWHQŠ¼R RX serviço e sĂŁo muito simples de monitorizar. A curva de tensĂŁo pode ser usada para avaliar e monitorizar facilmente o estado de saĂşde do XOWUDFDSDFLWRU $V EDWHULDV GH FKXPER ÂŁFLGR - o mĂŠtodo predominante de armazenamento GH HQHUJLD DWXDOPHQWH WÂŹP YLGD FXUWD PHVmo em condiçþes ideais, e falhas inesperadas ocorrem devido Ă sua composição eleWURTXÂŻPLFD $ VXD PRQLWRUL]DŠ¼R H YHULͤFDŠ¼R de saĂşde sĂŁo muito mais complexas e mais caras do que nos ultracapacitores. E ĂŠ difĂcil IDEULFD ORV GH IRUPD HFROÂľJLFD H VXVWHQWÂŁYHO Os ultracapacitores sĂŁo diferentes: as suas propriedades sĂŁo baseadas num PDWHULDO GH FDUYÂĽR DWLYDGR FRP XPD ÂŁUHD GH superfĂcie elĂŠtrica extremamente grande. O material ĂŠ utilizado como elĂŠtrodo, e um eletrĂłlito impregnado nas cĂŠlulas garante a troca GH FDUJD QHFHVVÂŁULD
DESIGN DO ULTRACAPACITOR Dependendo do estado da carga, os Ăons do eletrĂłlito acumulam-se no carvĂŁo ativado (elĂŠtrodo de carbono) a uma distância na faixa nanomĂŠtrica. Como a capacitância ĂŠ GLUHWDPHQWH SURSRUFLRQDO ¢ ÂŁUHD GH VXSHUIÂŻcie e indiretamente proporcional Ă lacuna de carga, os ultracapacitores podem armazenar centenas de vezes mais energia do que os capacitores convencionais. O processo de carga e descarga ocorre eletrostaticamente, sem reaçþes quĂmicas como ocorre nas baterias. Os ultracapacitores podem, portanto, capturar e libertar a energia armazenada PXLWR PDLV UÂŁSLGR H VHP GHJUDGDŠ¼R ,VWR torna-os ideais para aplicaçþes com saĂda e UHTXLVLWRV GH HQHUJLD GH DOWD SRWÂŹQFLD H HOHvado nĂşmero de ciclos. Enquanto as baterias SRGHP DUPD]HQDU DWÂŤ YH]HV PDLV HQHUJLD RV XOWUDFDSDFLWRUHV RIHUHFHP DWÂŤ YH]HV D densidade de energia das baterias, graças Ă s suas caracterĂsticas de carga/descarga muiWR UÂŁSLGDV