Vipokea umeme vina sifa kadhaa nzuri. Kwa mfano, huhifadhi nguvu kama chaji ya umeme badala ya nishati ya kemikali. Hii kwa kawaida huruhusu karibu nyakati za kuchaji papo hapo na mikondo ya juu sana ya kutoa umeme. Vinaweza kuishi mamia ya maelfu ya mizunguko ya kuchaji-kutoa umeme, badala ya mamia ya mizunguko ya betri zenye mzunguko kamili. Kwa hivyo tatizo ni nini?
Betri hutoa volteji isiyobadilika kwa muda mrefu. Kulingana na kifaa, unaweza kuwa na matatizo ya utendaji karibu na kupungua. Simu mahiri, kwa mfano, huingia katika hali ya kuokoa nishati. Hiyo si tu kuzifanya zifanye kazi kwa muda mrefu zaidi, bali pia kuzuia kuzima kwa papo hapo bila onyo.
Kama unavyoona, volteji hupungua betri inapokaribia kuisha. Katika simu yako, kuna saketi ya ubadilishaji wa nguvu, sehemu ya usimamizi wa jumla wa nguvu, ambayo inafanya kazi ya kubadilisha nguvu ya betri isiyo thabiti sana kuwa nguvu ya mfumo iliyodhibitiwa sana (labda rundo la volteji tofauti). Kumbuka kuna uhusiano muhimu hapa: power=current∗voltage. Kwa hivyo ili kudumisha nguvu sawa, kama volteji inavyopungua, saketi yangu lazima ivute mkondo zaidi.
Kila betri ina upinzani mdogo wa ndani, na kwa sababu ya uhusiano mwingine, unaoitwa Sheria ya Ohm, unajua kwamba kutakuwa na volteji fulani iliyoshuka kwenye betri. Katika mchoro, Vout=V0−r∗I, ambapo mimi ni mkondo. Kwa hivyo, kadri V0 yangu inavyoshuka na saketi yangu ya usimamizi wa nguvu inavyolazimika kuteka mkondo zaidi ili kutoa nguvu sawa, volteji ya pato la betri hushuka haraka zaidi. Hii ilipunguza pato la juu la mkondo wa betri, na pia inamaanisha kwamba hutoka haraka sana inapokaribia kuchoka.
Lakini volteji ya kutoa, mkondo wa kilele, na nguvu jumla katika capacitor hupungua kwa kasi baada ya muda. Capacitor ina faida moja: inahifadhi chaji ya umeme, badala ya kubadilisha chaji ya umeme kuwa chaji ya kemikali kama ilivyo kwenye betri, kwa hivyo ingawa kuna upinzani wa ndani, ni ndogo na kwa kawaida inaweza kupuuzwa. Capacitors zinaweza kutoa mikondo ya juu sana kwa muda mfupi.
Lakini kwa ajili ya kuwasha kitu, ni tatizo. Kumbuka hamu yangu ya kuweka nguvu isiyobadilika katika mfumo wangu wa usimamizi wa nguvu, na nguvu hiyo = volteji ya mkondo. Kadri volteji yetu inavyopungua kwa kasi, tunapaswa kuirekebisha kwa mkondo unaoongezeka kwa kasi ili kutoa nguvu ile ile. Mikondo ya juu sana hufanya saketi kuwa ghali zaidi, vipengele vikubwa vya ubadilishaji wa nguvu, upotevu zaidi wa nguvu katika bodi za saketi, n.k.… tatizo lile lile la msingi ambalo betri inalo karibu na mwisho, lakini hili linaanza kutokea mapema sana katika maisha muhimu ya kuhifadhi nguvu ya capacitor. Na kadri capacitor inavyopungua, mkondo wa kilele, ingawa bado uko juu kiasi, hupungua pia.
Tatizo jingine ni kwamba vichocheo vya kisasa vya ultracapacitor vina nishati maalum ya chini sana kuliko betri. Vichocheo bora zaidi sokoni hudhibiti 8-10 Wh/kg, vingi vinafanana na 5 Wh/kg. Betri bora za Li-ion hutoa karibu 200 Wh/kg, fomula nyingi zinaweza kufikia zaidi ya 100 Wh/kg. Kwa hivyo unahitaji takriban mara 20 ya uzito ili kutumia vichocheo vya ultracapacitor. Lakini labda zaidi, kwani wakati fulani wakati wa kutoa, kulingana na matumizi, volteji itashuka chini sana ili isiweze kutumika, na kuacha nguvu isitumike. Pia, tofauti na vichocheo vya kawaida, vichocheo vya ultracapacitor pia vina upinzani mkubwa wa ndani. Kwa hivyo haziwezi kuhitaji kuunga mkono biashara kubwa ya volteji kwa mkondo.
Kisha kuna kujitoa chaji: je, nguvu "huvuja" haraka kiasi gani kutoka kwenye kifaa cha kuhifadhi. Seli pekee za NiMh ni imara, lakini kujitoa chaji hufikia 20–30% kwa mwezi. Seli za Li-ion hupunguza hii hadi karibu 2% kwa mwezi kulingana na teknolojia maalum ya Li-ion, labda 3% katika baadhi ya mifumo kulingana na gharama za ufuatiliaji wa betri. Ultracapacitors za leo hupungua hadi 50% ya chaji katika mwezi wa kwanza. Hilo huenda lisijali katika kifaa kinachochajiwa kila siku, lakini linapunguza kabisa matumizi ya vifuniko dhidi ya betri, angalau hadi miundo bora itakapoundwa.
Na kwa sababu unahitaji nyingi sana, gharama ya sasa ya ultracapacitors inaweza kuwa mara 6-20 ya gharama ya betri. Ikiwa programu yako inahitaji nguvu ndogo sana, haswa ikiwa na milipuko mifupi sana ya mkondo wa juu, ultracap inaweza kuwa chaguo. Vinginevyo, haitakuwa mbadala wa betri katika siku za usoni.
Kwa matumizi ya mkondo wa juu kama vile magari ya umeme, bado si jambo muhimu kuzingatia, kama njia ya kujitegemea. Ingawa mifumo inayotumia ultracaps na betri inaweza kuwa ya kuvutia, kwa kuwa tofauti zao zinakamilishana sana, uhamishaji wa mkondo wa juu na maisha marefu ya kifuniko dhidi ya msongamano wa juu wa nishati/nishati wa betri. Na kuna kazi nyingi inayofanywa ili kutoa ultracapacitors bora zaidi, pamoja na betri bora zaidi. Kwa hivyo labda siku moja ultracap itachukua majukumu zaidi ya kawaida ya betri.
makala kutoka:https://qr.ae/pCacU0
Muda wa chapisho: Januari-06-2026