Superkondensaattorit hybridienergiajärjestelmissä

Abstract

Yhteiskuntamme jatkuvan energiankulutuksen lisääntyessä tehokkaan energiankulutuksen tarve on kasvanut entisestään. Lisäksi uusiutuvan energian talteenoton optimointi on noussut keskeiseksi haasteeksi kestävässä kehityksessä. Superkondensaattorit ja etenkin superkondensaattorien hyödyntäminen hybridienergiajärjestelmissä ovat lupaavia ratkaisuja energiankulutuksen optimoimisessa. Hybridienergiajärjestelmät (HESS) koostuvat kahdesta tai useammasta erilaisesta energiaa varastoivasta laitteesta (ESS). HESS:n keskeinen toimintaperiaate on se, että hybridijärjestelmään kuuluvat laitteet täydentävät toistensa sähkökemiallisia ominaisuuksia luoden tehokkaamman tavan varastoida ja kuluttaa energiaa. Yksi tehokas HESS saadaan yhdistämällä akku ja superkondensaattori. Akku-superkondensaattori-HESS:lla on saatu parannettua huomattavasti energiajärjestelmän keskeisiä ominaisuuksia. Näitä ovat mm. käyttöikä, energiatehokkuus, tehontiheys, kylmän- ja kuuman kestävyys sekä joustavuus erilaisiin sovelluksiin. HESS:n tarkemmat ominaisuudet riippuvat laajalti siitä, millaisista materiaaleista akun ja superkondensaattorin elektrodit ja elektrolyytit ovat valmistettu. Hiilen nanomateriaalit ja hiilihybridimateriaalit ovat suosituimpia elektrodimateriaaleja superkondensaattoreissa. Akku-superkondensaattori-HESS:lla on monia sovelluskohteita. Yksi merkittävä sovellus on uusiutuvan energian talteenotossa. Etenkin tuuli- ja aurinkovoimaloissa voidaan hyödyntää superkondensaattorin nopeita varauksen latautumis- ja purkautumisnopeuksia vaihtelevien virransuuruuksien tasoittamisessa ja energian tehokkaassa talteenotossa. HESS:lla on myös sovelluksia esimerkiksi sähkö- ja hybridiajoneuvoissa