A carga do Ultra

Em 1995, uma pequena frota de ônibus elétricos inovadores começaram a percorrer rotas de 15 minutos através de um parque no extremo norte de Moscou. Uma década depois, algumas dezenas de guindastes portuários na Ásia, alguns trens leves sobre trilhos na Europa e um batalhão de caminhões de lixo nos Estados Unidos juntaram-se às suas fileiras de alta tecnologia.

Um punhado de veículos de transporte coletivo e máquinas industriais pode parecer uma revolução fraca, mas é revolucionário. Ao contrário da maioria dos seus parentes elétricos, todos estes veículos partilham um atributo fundamental: não funcionam com baterias. Em vez disso, eles são alimentados por ultracapacitores, que são versões aprimoradas daquele testado e comprovado carro-chefe da engenharia elétrica, o capacitor.

Um banco de ultracapacitores libera uma explosão de energia para ajudar um guindaste a elevar sua carga; eles então capturam a energia liberada durante a descida para recarregar. Ônibus, bondes e caminhões de lixo movidos por esses dispositivos funcionam por curtos trechos antes de parar, e é durante a frenagem que os ultracapacitores podem se recarregar parcialmente com a energia que normalmente é desperdiçada, dando aos veículos grande parte da energia necessária para chegar ao destino. próximos destinos.

Como não há reação química envolvida, os ultracapacitores – também conhecidos como supercapacitores e capacitores de camada dupla – são muito mais eficazes no armazenamento rápido e regenerativo de energia do que as baterias químicas. Além do mais, as baterias recarregáveis ​​geralmente se degradam em alguns milhares de ciclos de carga e descarga. Num determinado ano, um veículo ligeiro sobre carris pode passar por até 300 000 ciclos de carregamento, o que é muito mais do que uma bateria pode suportar. (Embora sistemas volantes de armazenamento de energia possam ser usados ​​para contornar essa dificuldade, é necessário um sistema de transmissão pesado e complicado para transferir a energia.)

A sinergia entre baterias e condensadores – dois dos componentes mais robustos e antigos da engenharia eléctrica – tem vindo a crescer, ao ponto de os ultracapacitores poderem em breve ser quase tão indispensáveis ​​para a electricidade portátil como as baterias são agora.

Ultracapacitores já estão por toda parte. Milhões deles fornecem energia de reserva para a memória usada em microcomputadores e celulares. Eles também fornecem breves rajadas de energia para vários produtos de consumo que contêm baterias. Em uma câmera, por exemplo, um ultracapacitor pode prolongar a vida útil da bateria, fornecendo potência para funções que consomem muita energia, como aumentar o zoom para um close-up.

Talvez o mais emocionante seja o que os ultracapacitores poderiam fazer pelos carros elétricos. Eles estão sendo explorados como substitutos das baterias dos carros híbridos. Em carros comuns, eles poderiam ajudar a nivelar a carga da bateria, alimentando a aceleração e recuperando energia durante a frenagem. O mais mortal para a vida útil de uma bateria são os momentos em que ela é submetida a pulsos de alta corrente e carregada ou descarregada muito rapidamente. Convenientemente, fornecer ou aceitar energia durante eventos de curta duração é o ponto forte do ultracapacitor. E como os condensadores funcionam bem em temperaturas tão baixas como –40 C, podem dar um impulso aos carros eléctricos em tempo frio, quando as baterias estão no seu pior estado.

Os ultracapacitores disponíveis comercialmente já atendem a essas necessidades até certo ponto e podem fornecer muitas vezes a potência de baterias do mesmo peso ou tamanho. Mas em termos da quantidade de energia que podem reter, os ultracapacitores ficam muito atrás. A principal diferença é que as baterias armazenam energia na maior parte do seu material, enquanto todas as formas de condensadores armazenam energia apenas na superfície de um material. Como uma bateria, um ultracapacitor é preenchido com uma solução iônica – um eletrólito – e seus coletores de corrente se ligam aos eletrodos e conduzem corrente de e para eles. Os coletores são revestidos com uma fina película de carvão ativado que possui uma área superficial muito maior do que os capacitores comuns. A quantidade de área superficial em projetos de ultracapacitores tem sido até agora limitada pelas limitações na porosidade do carvão ativado.