Os supercapacitores e sua função na automação industrial

Os supercapacitores são uma forma inovadora e revolucionária de armazenar energia para ampliar os recursos oferecidos pelos capacitores clássicos. São cada vez mais utilizados na indústria e no setor logístico.

O que é um supercapacitor?

Os supercapacitores, também conhecidos como capacitores eletroquímicos ou capacitores de camada dupla, são sistemas formados por pares de placas condutoras separadas por um material dielétrico. Sua capacidade é milhares de vezes superior à dos capacitores eletrolíticos e sua velocidade de carga e descarga é diretamente proporcional à sua capacidade.

Os primeiros supercapacitores, com apenas um farad, foram desenvolvidos nos anos 70 e 80, e a multinacional japonesa NEC começou a comercializá-los em 1978 para backup da memória dos computadores. No entanto, esses dispositivos já atingem uma capacidade de 5.000 F e superam as baterias devido à sua alta potência e maior estabilidade após longos ciclos de utilização.

Vantagens dos supercapacitores

• Menor tempo de carga. Tal como ocorre com os capacitores tradicionais, os supercapacitores também precisam de um certo tempo para sua carga e descarga. No entanto, isso pode ser feito em questão de minutos em vez de horas.
• Mais energia em menos tempo. Um supercapacitor armazena menos energia do que uma bateria, mas entrega uma maior quantidade ao consumidor no mesmo período de tempo.
• Segurança. Ao contrário das baterias eletroquímicas, que são inerentemente instáveis diante de variáveis externas como a temperatura, esses dispositivos não podem explodir.

Como funcionam os supercapacitores?

Os supercapacitores armazenam energia de forma eletrostática, mas sua conservação e liberação são diferentes em relação às baterias. São três componentes principais:

• Eletrodos. São duas lâminas opostas que geram uma atração para cargas elétricas: uma atrai cargas positivas e a outra cargas negativas. A quantidade de carga elétrica acumulada por um supercapacitor, capacitância, é proporcional ao tamanho das placas e inversamente proporcional à distância entre elas.
• Eletrólito. As placas são imersas em um líquido para ajudar as cargas elétricas a se moverem no supercapacitor. Além disso, o eletrólito fornece condutividade e isolamento.
• Isolante. Os dois eletrodos estão separados fisicamente por uma camada que evita que ambas as superfícies e as cargas entrem em contato prematuramente. O isolante cria um campo magnético que permite armazenar grandes quantidades de energia eletrostática.

Supercapacitores vs baterias

Os supercapacitores oferecem um desempenho energético superior ao das baterias. São utilizados para gerar picos de energia e fabricados com materiais não tóxicos e não corrosivos, originando menos resíduos.

Qual a função de um supercapacitor?

Devido às suas características, os supercapacitores são úteis em vários setores e seus possíveis usos são variados:

• Apoio energético. Permitem atender aos picos de demanda sem sobrecargas na rede de energia elétrica, minimizando assim a energia e cobrindo interrupções curtas no fornecimento.
• Painéis solares e outras energias renováveis. Os supercapacitores funcionam como um estabilizador de tensão.
• Veículos. Além de ser uma fonte de energia para a ignição em grandes motores, podem fazer parte da frenagem regenerativa de caminhões ou locomotivas a diesel, assim como são compatíveis com carros híbridos e sistemas de hidrogênio.

Onde os supercapacitores são utilizados no armazém?

A tecnologia também ocorre em áreas estreitamente ligadas à logística e à fabricação. Um dos maiores exemplos é o campo da automação industrial.

Os sistemas de armazenamento compacto, cada vez mais presentes nos armazéns, como os Pallet Shuttle automáticos, utilizam supercapacitores como sua principal fonte de energia, pelo menos quando pertencem aos melhores fabricantes. Dessa forma, os carros que deslocam paletes sempre estão disponíveis e podem funcionar ininterruptamente 24 horas por dia. Empresas como a United Caps e a Panificadora de Alcalá já os incluíram em suas instalações.

Os supercapacitores protegem máquinas e equipamentos contra interrupções abruptas de fornecimento, otimizam a eficiência operacional e ajudam a criar ambientes de fabricação eficientes, tornando-se uma opção muito adequada no âmbito logístico e produtivo.

Os supercapacitores, um processo em evolução

Após sua invenção nos anos setenta, os supercapacitores continuam incluindo melhorias e novos materiais. Dessa forma, pesquisadores da Universidade Técnica de Munique desenvolveram um supercapacitor de grafeno altamente eficiente. Por outro lado, os engenheiros do Massachusetts Institute of Technology criaram um supercapacitor que funciona a partir de três materiais primitivos muito utilizados desde o Império romano: água, cimento e negro de fumo.

Essa invenção pode ter aplicações importantes no fornecimento de energia e na manutenção das redes de distribuição elétrica se, por exemplo, for inserida nas fundações das casas. Da mesma forma, já estão em andamento trabalhos sobre sua aplicação em satélites de comunicação, controle de voo e propulsão elétrica de naves espaciais.

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