超級電容的潛力應用在「風」中

作者 : George Leopold,EE Times特約記者

除了車輛與IT應用,電網儲存被視為最具潛力的超級電容應用,特別是可再生能源越來越受到重視...

我們先前曾在另一篇文章中提到,有更多以超級電容(supercapacitor)取代電池做為能量儲存解決方案的應用案例迅速崛起;而除了車輛與IT應用,電網儲存被視為最具潛力的超級電容應用,特別是可再生能源越來越受到重視──至少在某些案例中。

那些可再生能源包括由無人機甚至風箏所搭載的高空風力發電機(airborne wind energy,AWE),相較於傳統的風力發電渦輪機,AWE能取得更強勁且持續的風能。義大利業者KiteNRG正在打造發電量500kW的AWE系統;該公司聲稱:「對流層中的高空風(high-altitude winds)是一種未開發能源,而且大於世界目前的能源需求。」

市場研究機構IDTechEx指出,該義大利能源業者的能量採集方案需要採用「島狀配置」(island configuration)的超級電容,來因應預期的電湧。另一個採用這類離網(off-the-grid)模式的理由是,像是海浪與潮汐等能量採集方式,必須能在偏遠地區也能連續、可靠運作。

比起傳統電池,超級電容能擷取更多能量浪湧,也比較不費電。IDTechEx估計,應用於能量採集的超級電容耐用度與深度放電(deep discharge)性能是電池的100倍左右,「而電池只有15%的容量被釋放。」


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在能量循環應用中,超級電容在千瓦小時(kilowatts-per-hour)的表現上也超過電池儲存;這是取代電池的必備條件,此指標至少可抵銷一部分超級電容的成本。IDTechEx指出,這種特性已經在混合動力車輛中被證實。

不過在能量密度方面,負重超級電容仍落後於電池技術,但這是一個改善電動車行駛里程的關鍵考量。最新的鋰離子電池的能量密度與燃料電池相當;超級電容的功率密度(power density,即既定質量的電量)相對較高,意味若以可用的儲存空間為基礎,其性能超越電池。

IDTechEx指出,現在有一種電池與超級電容的混合方案,試圖利用兩種能量儲存技術的優勢,可能有助於降低超級電容的高價位──大型的版本仍要價數千美元。這類投資最有可能的報酬,是透過防止風力渦輪機葉片在暴風雨中損壞而節省數百萬美元。

超級電容技術其他具壓倒性的優勢包括:「相較於電池,超級電容更安全,能耐受過充,也不需要複雜的電池管理系統;」IDTechEx指出,「該技術比電池更不易燃、無毒,也不需要昂貴的、受控管的回收報廢處理流程。」

 

 

在AWE風力發電等新興應用上,IDTechEx估計超級電容耗電低於14%,從AWE平台擷取的可再生能源量則是兩倍。長期以來,儲存一直是可再生能源最弱的環節,隨著新創公司與越來越多超級電容供應商(如上方表格)開始利用更多潛在的能源,再生能源的取得、儲存與管理看來將有更光明的前景。

 

編譯:Judith Cheng

(參考原文:For Supercapacitors, the Answer May Be in the Wind,By George Leopold)

 

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