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Ultracondensadores: estrategias de gestión de energía para telecomunicaciones

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Perfectos para potencia pico y backup de corta duración

Todas estas aplicaciones, independientemente de la clase de potencia requerida, demandan energía rápidamente con la intención de ofrecer el pico requerido o sortear los cortes de suministro generalmente muy cortos que ocurren en la actualidad. En caso de un apagón prolongado, la planta o el sistema pasa a un estado seguro (apagado automático). Los tiempos de pico y transición suelen durar entre unos pocos milisegundos y 20 segundos.

Así, los ultracondensadores resultan especialmente idóneos en estas aplicaciones, ya que son capaces de liberar y recuperar mucha de su energía almacenada en segundos (o décimas de segundo) e innumerables veces, sin deteriorarse. Están diseñados para una vida de servicio de diez años o más en tales aplicaciones. También son fáciles de gestionar, sin necesidad de mantenimiento ni servicio, y muy sencillos de monitorizar. La curva de tensión se puede usar para evaluar y controlar el estado del ultracondensador. Las baterías de ácido-plomo, el método de almacenamiento de energía predominante en la actualidad, tienen una vida corta e, incluso con condiciones ideales, se pueden producir fallos inesperados por su composición electroquímica. Resultan mucho más complejas y costosas que los condensadores a la hora de monitorizar y comprobar el estado. Y son difíciles de fabricar de un modo ecológicamente sostenible.

Los ultracondensadores son diferentes: sus propiedades se basan en un material de carbón activo con un área de superficie eléctrica extremadamente grande. El material se usa como un electrodo, y un electrolito impregnado en las celdas garantiza el intercambio de carga necesario.

Diseño de un ultracondensador

Dependiendo del estado de la carga, los iones del electrolito se acumulan en el carbón activo (electrodo de carbón) a una distancia en el rango de los nanómetros.

Carbón activado que se utiliza como material en los electrodos de los ultracondensadores.

Como la capacidad es directamente proporcional al área de la superficie e indirectamente proporcional al hueco de carga, los ultracondensadores pueden almacenar varios cientos de veces más energía que los condensadores convencionales. El proceso de carga y descarga se lleva a cabo electrostáticamente, sin reacciones químicas como sucede en las baterías.

Por lo tanto, los ultracondensadores puede capturar y liberar la energía almacenada de manera mucho más rápida y sin degradación. Esto hace que sean ideales en aquellas aplicaciones con elevados requisitos de salida de potencia y energía y un gran número de ciclos. Mientras que las baterías pueden almacenar la energía hasta veinte veces, los ultracondensadores proporcionan hasta veinte veces la densidad de potencia de las baterías, gracias a sus características de carga/descarga muy rápida.

Las baterías ofrecen alta disponibilidad de energía, los ultracondensadores garantizan elevada salida de potencia

Si una alta disponibilidad de energía es un requisito previo, un sistema de almacenamiento de batería es la primera opción, a pesar de sus debilidades conocidas e independientemente de la tecnología empleada. Sin embargo, las combinaciones de baterías y ultracondensadores se utilizan cada vez más.

Es importante mencionar que estas dos tecnologías de almacenamiento poseen diferentes características potenciales: las baterías almacenan y suministran su energía mediante reacciones redox (por ejemplo, procesos de transferencia masiva o Faraday) y así mantienen un potencial prácticamente constante hasta que la masa de la reacción se consume. Con los ultracondensadores, por el otro lado, la tensión cambia con la carga almacenada.

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