Supercapacitors als accu

Ultracaps of supercaps zijn condensatoren met een capaciteit tot enkele honderden Farads
Door onderstaande eigenschappen zijn ze interessant voor toepassing als accu:

  • Maximaal aantal laadcycli veel hoger dan van traditionele accusystemen zoals lood- of Li-ion accu’s;
  • Bestand tegen zeer lage en zeer hoge temperaturen;
  • Bestand tegen extreem snel laden en ontladen;
  • Capaciteit nauwelijks afhankelijk van de temperatuur;
  • Goedkoop.

Nadelen van ultracaps:

  • Lage energiedichtheid (capaciteit per volume);
  • Geringe maximale spanning per cel (meestal 2,7 V);
  • Hoge zelfontlading bij volle lading.

Voor toepassing als accu is een serieschakeling nodig om een bruikbare spanning te bereiken.

  • De eerste dagen na het laden is de zelfontlading erg hoog.
  • Na 10 dagen is de spanningsval minder dan 1% per dag.
  • Na 100 dagen daalt de spanning minder dan 0,10% per dag.

500 F ultracapacitor met een maximale spanning van 2,7 V.
Hoogte 63 mm, diameter 36 mm, gewicht 70 gram.
Prijs: $3,20 (eBay).

Zelfontlading ultracapacitor

Na laden verliest een ultracap snel zijn maximale lading. Daardoor zakt de spanning.
Experiment: ultracap van 500F laden tot de maximale spanning (2,7 V) en vervolgens gedurende langere tijd de spanning over de ultracap meten.

 

Resultaten:

  • De eerste dagen na het laden is de zelfontlading erg hoog.
  • Na een dag of 10 bedraagt de spanningsval minder dan 1% per dag.
  • Na 100 dagen zakt de spanning minder dan 0,10% per dag.
Zelfontlading ultracap

Zelfontlading ultracap

Testopstelling

Een 6V, 2W zonnecel op het deksel voedt de schakeling via een schottkydiode (1N5817).

De zonnecel voedt via een schottkydiode (1N5817) de supercapacitor serieschakeling.
Als de spanning van de supercapacitors onder de 5V zakt zorgt de variabele DC-DC step-up converter (SX1308 2A) dat de uitgangsspanning toch 5V blijft.

Maatwerk PCB (ontworpen met easyeda.com en besteld bij pcbwell.com).
Timer-arduino schakelt elke 15 minuten meet-arduino aan.
Modules van links naar rechts:

  • SD-card voor dataopslag;
  • Interface ultrasoonsensor;
  • RTC-module voor timestamp.