Elemen pasif sederhana yang dapat menyimpan energi listrik , ketika sumber tegangan diterapkan disebut kapasitor. Ia memiliki kemampuan atau kapasitas untuk menyimpan energi listrik dengan menghasilkan perbedaan potensial di seluruh pelatnya, dan berperilaku seperti isi ulang baterai . Kapasitor terdiri dari dua pelat konduktif paralel, yang tidak dihubungkan satu sama lain. Pelat dipisahkan oleh bahan isolasi yang disebut Dielektrik, yaitu kertas lilin, keramik, plastik mika, atau gel cair. Karena bahan isolasi ini, maka Arus DC tidak dapat mengalir melalui kapasitor. Ini menghalangi aliran arus dan kapasitor mengisi hingga tegangan suplai dan bertindak sebagai isolator. Ketika kapasitor digunakan di rangkaian AC, aliran arus langsung melalui kapasitor tanpa blok. Properti listrik kapasitor adalah kapasitansi dan diukur dalam Farad (F). Bergantung pada dielektrik, kapasitansi kapasitor bervariasi. Ada satu kapasitor yang memiliki kapasitas penyimpanan tertinggi. Salah satunya adalah Super Capacitor. Artikel ini membahas tentang superkapasitor.
Apa itu Supercapacitor?
Definisi: Superkapasitor disebut juga ultracapacitor atau berkapasitas tinggi kapasitor atau kapasitor elektrolitik lapis ganda yang dapat menyimpan energi dalam jumlah besar hampir 10 hingga 100 kali lebih banyak energi jika dibandingkan dengan kapasitor elektrolitik. Ini secara luas lebih disukai daripada baterai karena kapasitas pengisiannya yang lebih cepat dan pengiriman energi yang lebih cepat. Ini memiliki lebih banyak siklus pengisian dan pemakaian daripada baterai yang dapat diisi ulang. Ini dikembangkan di zaman modern untuk keuntungan industri dan ekonomi. Kapasitansi kapasitor ini juga diukur dalam Farad (F). Keunggulan utama kapasitor ini adalah efisiensi dan kapasitas penyimpanan energinya yang tinggi.
kapasitor super
Supercapacitor Bekerja
Mirip dengan kapasitor biasa, superkapasitor juga memiliki dua pelat sejajar dengan luas yang lebih besar. Namun bedanya, jarak antar lempengan itu kecil. Pelatnya terbuat dari logam dan direndam dalam elektrolit. Pelat dipisahkan oleh lapisan tipis yang disebut isolator.
simbol superkapasitor
Ketika muatan berlawanan terbentuk di kedua sisi isolator , lapisan ganda listrik terbentuk dan pelat diisi. Karenanya superkapasitor diisi dan memiliki kapasitansi yang lebih tinggi. Kapasitor ini digunakan untuk memberikan daya tinggi dan mengaktifkan arus beban tinggi dengan resistansi rendah. Biaya superkapasitor tinggi karena kapasitansi pengisian dan pemakaiannya yang tinggi.
Lapisan ganda listrik dibuat ketika pelat diubah dan muatan berlawanan terbentuk di kedua sisi pelat. Karenanya superkapasitor juga disebut kapasitor lapis ganda atau lapis ganda listrik kapasitor (EDLC's). Ketika luas pelat bertambah dan jarak antar pelat berkurang, maka kapasitansi kapasitor bertambah.
superkapasitor-bekerja
Ketika superkapasitor tidak diisi, semua muatan didistribusikan secara acak di dalam sel. Ketika superkapasitor diisi, semua muatan positif tertarik ke terminal negatif dan muatan negatif tertarik ke terminal positif. Umumnya superkapasitor tersedia dengan kapasitansi 420F, arus pengisian dan pengosongan 4-2Amps dengan suhu ruangan -22 derajat celcius.
Bagaimana Cara Mengisi Supercapacitor?
Superkapasitor memiliki kapasitas pemakaian sendiri dan siklus pengisian-pemakaian tidak terbatas. Kapasitor jenis ini dapat bekerja dengan tegangan rendah (2-3 volt) dan dapat disambungkan secara seri untuk menghasilkan tegangan tinggi, yang digunakan pada peralatan bertenaga. Ini dapat menyimpan lebih banyak energi dan melepaskan secara instan dan lebih cepat jika dibandingkan dengan baterai.
Ketika kapasitor ini dihubungkan ke rangkaian atau sumber tegangan DC, pelat adalah muatan dan muatan berlawanan terbentuk di kedua sisi pemisah, yang membentuk kapasitor elektrolitik lapis ganda.
Untuk mengisi superkapasitor, hubungkan sisi positif sumber tegangan ke terminal positif superkapasitor dan sisi negatif sumber tegangan dihubungkan ke terminal negatif superkapasitor.
Jika superkapasitor dihubungkan ke sumber tegangan 15 volt, maka muatannya hingga 15 volt. Saat tegangan dinaikkan melebihi sumber tegangan yang diberikan, superkapasitor dapat rusak. Jadi resistor dihubungkan secara seri dengan sumber tegangan dan kapasitor untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir melalui kapasitor agar tidak rusak.
Suplai arus konstan dan suplai tegangan terbatas cocok untuk superkapasitor. Ketika tegangan dinaikkan secara bertahap, jumlah arus yang mengalir melalui kapasitor berubah. Dalam mode terisi penuh, arus turun secara default.
Baterai Supercapacitor Vs
Baterai yang banyak digunakan dengan volume dan berat tertentu, juga memiliki kepadatan energi yang lebih baik. Supercapacitors adalah kapasitor berkapasitas tinggi dengan kepadatan daya tinggi. Jika dibandingkan dengan baterai, superkapasitor memiliki kapasitas pengisian-pemakaian yang cepat, dapat menangani suhu rendah-tinggi, keandalan tinggi, dan impedansi rendah.
Biaya baterai rendah sedangkan biaya superkapasitor tinggi. Superkapasitor memiliki kapasitas pemakaian sendiri. Di baterai, tegangan operasi menentukan mode pengisian dan pemakaian. Dalam superkapasitor, tegangan yang diijinkan tergantung pada jenis bahan dielektrik yang digunakan di antara pelat. Dan juga elektrolit di kapasitor dapat meningkatkan kapasitansi.
Baterai tersedia dalam baterai timbal-asam, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, dll. Superkapasitor tersedia dengan elektrolit organik, elektrolit berair, cairan ionik, hibrid, dan superkapasitor semu. Baterai digunakan untuk menyimpan energi dalam jumlah besar dan superkapasitor digunakan untuk menghasilkan kepadatan daya yang tinggi.
Solar Inverter menggunakan Supercapacitor
Itu inverter surya berguna bagi para petani dalam pengairan, pemagaran, dll. Solar inverter menggunakan plat surya dan energi matahari yang diperoleh dari pelat ini disimpan ke baterai. Sistem inverter surya lengkap memiliki tombol ON / OFF untuk mengontrol pengisian baterai sesuai dengan tujuan petani.
supercapacitor-inverter-menggunakan-surya
Diagram blok inverter surya menggunakan superkapasitor berisi,
- Panel surya
- Generator pulsa
- Trafo step-up
- MOSFET
- Tombol ON / OFF
- Superkapasitor dan
- Baterai isi ulang
Ketika kabel baterai terhubung ke pulsa generator dan pada gilirannya ke MOSFET, ia mampu menghasilkan pulsa ON / OFF pada frekuensi yang berbeda. Pulsa diumpankan ke step-up transformator untuk mendapatkan tegangan AC rendah. Tegangan AC ini digunakan untuk berbagai aplikasi selama bertani. Superkapasitor digunakan dalam seluruh proses untuk menghasilkan daya tinggi, untuk pengisian cepat dan penyimpanan energi matahari serta untuk meningkatkan masa pakai baterai.
Energi keluaran pelat surya dapat ditingkatkan dengan meningkatkan dimensi pelat surya.
Aplikasi
Aplikasi superkapasitor meliputi yang berikut ini.
- Untuk menghasilkan daya tinggi dan menjembatani kesenjangan daya
- Aplikasi industri dan elektronik
- Digunakan dalam turbin angin, kendaraan listrik dan hibrida
- Pengereman regeneratif untuk melepaskan tenaga dalam percepatan
- Untuk menyalakan daya dalam sistem start-stop
- Atur voltase di jaringan energi
- Untuk menangkap dan membantu tenaga dalam menurunkan beban dan mengangkat beban
- Cadangkan daya dalam kondisi pemakaian cepat.
FAQ
1). Bisakah superkapasitor menggantikan baterai?
Untuk menghasilkan kepadatan daya yang tinggi, dan untuk tujuan pengisian daya yang sederhana dan tercepat, superkapasitor dapat menggantikan baterai.
2). Berapa banyak energi yang bisa disimpan superkapasitor?
Superkapasitor menyimpan jumlah energi maksimum 22,7 joule untuk suplai 5,5 volt. Ini menyimpan energi 10-100 kali lebih banyak per satuan massa atau volume jika dibandingkan dengan kapasitor elektrolitik
3). Apa perbedaan antara baterai dan superkapasitor?
Baterai digunakan untuk menyimpan energi tinggi dan superkapasitor memiliki kepadatan daya tinggi.
Superkapasitor digunakan untuk menyimpan dan melepaskan daya dengan cepat sedangkan baterai menyimpan energi untuk waktu yang lebih lama.
4). Berapa lama superkapasitor dapat menahan muatan?
Waktu pengisian superkapasitor adalah 1-10 detik jika dibandingkan dengan 10-60 menit untuk mencapai baterai yang terisi penuh. Ini menghasilkan 10.000W / kg dengan siklus pengisian-pemakaian yang tidak terbatas.
5). Mengapa tidak menggunakan kapasitor sebagai pengganti baterai?
Kapasitor menyimpan energi listrik dan memiliki ribuan siklus pengisian-pemakaian. Baterai tetap konstan saat habis pada arus konstan dan memiliki keluaran daya konstan. Sementara tegangan kapasitor turun secara linier pada arus konstan, keluaran daya juga turun. Jadi kapasitor tidak bisa diganti dengan baterai. Rangkaian pengatur tegangan digunakan untuk mengganti kapasitor dengan baterai.
Jadi, ini semua tentang gambaran tentang superkapasitor . Ini digunakan dalam aplikasi elektronik serta industri. Berikut pertanyaan buat anda, apa sih fungsi superkapasitor?
