Fuel cell abbinate a supercondensatori, un ibrido promettente sulle auto del futuro

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Un recente studio suggerisce che.. l’unione fa la forza, vediamo il perchè

Uno studio presentato all’International Electric Vehicle Symposium di Barcellona ha messo a confronto tre schemi ibridi per lo stoccaggio e la generazione di energia a bordo di veicoli elettrici, tutti basati su una fuel cell ma affiancata da un supercondensatore, oppure da una batteria convenzionale oppure ancora da una combinazione di supercondensatore e di una batteria tradizionale. Il tutto con varie possibili strategie di controllo dell’erogazione, simulando il funzionamento come durante dei cicli standard di omologazione veicoli.

E’ emerso che lo schema più vantaggioso, dal punto di vista dell’economia di combustibile (in questo caso l’idrogeno), è quello che abbina la fuel cell con un supercondensatore. Quest’ultimo si occupa dei transitori in cui è richiesta una rapida erogazione di potenza, in cui la fuel cell sarebbe in difficoltà. Rispetto a una fuel cell da sola, il risparmio si aggira sul 13%, mentre negli altri due schemi è compreso fra il 7 e il 10% circa.

Se invece l’interesse si sposta sulla dimensione totale del dispositivo e sulla durata dei transitori che è possibile gestire, allora lo schema “triplo” (fuel cell + batteria + supercondensatori) è una valida alternativa, in quanto ad oggi i supercondensatori, pur già brillando per capacità di erogazione istantanea di corrente, non hanno ancora raggiunto una densità energetica comparabile con quella delle migliori batterie; quindi per aumentare la durata dei transitori di intensa erogazione è utile affiancare il supercondensatore con una batteria (lasciando sempre alla fuel cell il compito di erogare energia in modo più placido e costante, ma con alta efficienza e zero emissioni CO2).

GreenStart ha già parlato di schemi ibridi per lo stoccaggio di energia basati sull’abbinamento fra batteria al litio e supercondensatore, La tecnologia dei supercondensatori è in rapida evoluzione: la densità energetica, pur essendo ancora inferiore a quella delle batterie al litio, è comunque quasi decuplicata in 5 anni, arrivando a circa 60 Wh/kg (circa 230 J/g) in dispositivi recenti, in alcuni casi oltre 80 Wh/kg.

La capacità elettrica specifica dei modelli in grafene si aggira sui 150 Farad/g. La durata è già oggi superiore a quella delle batterie: 10-15 anni di aspettativa di vita senza significativi cali di prestazioni, il che è 2-3 volte meglio di quello che ci può aspettare da una batteria (in letteratura sono già citati esempi di supercondensatori che dopo 10mila cicli di carica-scarica mantengono il 98% della loro capacità; ammettendo un ulteriore modesto deterioramento sono possibili milioni di cicli). La densità di corrente erogabile è dell’ordine di 5-7 A/g; assumendo un funzionamento a bassa tensione, la densità di potenza può essere dell’ordine di almeno 4 kW/kg. Come dire che per poter erogare, per rapide accelerazioni in transitori di breve durata, 150 kW, occorrono circa 30-40 kg di supercondensatori.

Ipotizzando tensioni di lavoro maggiori e mettendo in conto futuri miglioramenti della tecnologia, questo peso si ridurrà ulteriormente. Insomma, nel futuro delle auto elettriche i supercondensatori giocheranno senza dubbio un proprio ruolo. Se non come unica forma di stoccaggio di energia (almeno inizialmente) di certo come importante partner in sinergia con una batteria o una fuel cell.

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