“קבלי על” היברידיים עם כושר גבוה לאגירת אנרגיה

הקבלים הוצגו בכנס אנרגיה 2016 של המרכז למחקרי אנרגיה באוניברסיטת אריאל בחסות משרד התשתיות הלאומיות, האנרגיה והמים. בין השימושים האפשריים ניצול אנרגיה סולרית ורוח, מתקנים בהם נדרשת הפעלת אנרגיה מרוכזת לאפליקציות רגילות וביטחוניות

במסגרת כנס אנרגיה של אוניברסיטת אריאל ומשרד התשתיות הלאומיות, האנרגיה והמים הוצגו עבודות מחקר חדשות בתחום האנרגיה לשנה האחרונה. במסגרת זו הוצגה עבודת המחקר של ד”ר משה אברבוך חוקר ומרצה בכיר במחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה. מחקרו של ד”ר אברבוך עוסק בנושא אולטרה קבלים – “קבלי על”, קבלים גדולים במיוחד בעלי יכולת לאגור כמויות אדירות של אנרגיה.

ראשית הדרך

קבלים קונבנציונאליים ידועים כבר ממחקר הפיזיקה במאה ה-18: קבל מסוגו הומצא ע”י המדען ההולנדי Pieter van Musschenbroek ב-1745-46 ובנפרד ע”י איש דת גרמני Ewald Georg von Kleist ב-1746. מהתפתחות תעשיית החשמל והאלקטרוניקה במאה ה-19 וה-20 קבלים שונים מצאו שימושים רבים, כעיקרון במעגלים של עיבוד או סינון אותות. קיבולת הקבלים הללו נמדדה מפיקו – עד לכמה מאות אלפי מיקרו-פרדות מקסימום.

פרסום

המצאת “קבלי על”

לפני כשלושים שנה חלה מהפכה בתחום הזה עם המצאת “קבלי על”, אשר קפצו שלושה סדרי גודל, ביכולת שלהם לשמור מטען חשמלי. ערך קיבולי שלהם הוערך במאות והיום כבר באלפים של פרדות. כתוצאה ממהפכה זו, נפתחו הזדמנויות להשתמש ב”קבלי על” במתקני אגירת אנרגיה חשמלית.

בהשוואה למצברים הנטענים הידועים (אופרת-חומצה, ליתיום-יון) הם עדיין מפגרים אחריהם אך רק בפרמטר אחד – כמות האנרגיה השמורה שנמדדת כיחס בין אנרגיה אגורה למסה או נפח של ההתקן. האיחור נמדד ביחס אחד ל-4-10. אבל ההספק הסגולי שלהם פי 100-200 חזק יותר עקב ההתנגדות הפנימית הנמוכה ואורך חיים פי 2000-4000 יותר מתמשך בהשוואה לאותן הבטריות קונבנציונאליות.

עם הזמן התרחבה משפחת קבלי על והיום היא כוללת 3 קבוצות גדולות:

פרסום

Double-layer capacitors, Pseudocapacitors ו- Hybrid capacitors. באוניברסיטת אריאל ניתנה תשומת הלב לקבוצה של קבלים היברידיים המכונים גם אסימטריים, המבטיחים קיבול, מתח עבודה ואורך חיים הכי גדולים בין כל הקבלי על הקיימים היום. היום עוסקים באוניברסיטה במחקר “קבלי על” היברידיים (תוצרת JSR) לאימות הפרמטרים ומגבלותיהם, לפיתוח מעגלי תמורה במטרה למקסם את יכולתם בעבודה באפליקציות שונות.

פריצות דרך

“למרות הקשיים הקיימים במחקר, ישנה מוטיבציה להמשיך ולהצליח בו, כי ישנם תחומים מרובים בהם ‘קבלי על’ היברידיים יכולים לגרום להתפתחויות חדשות ופריצות דרך. בין השימושים נמדדים מתקני תיקון תדירות ומתחי קוו בניצול מסיבי של אנרגיה סולרית והרוח, מתקנים בהם נדרשת הפעלת מתקפי אנרגיה מרוכזת הן לאפליקציות רגילות והן צבאיות כגון: התנעת חירום, הזנת לייזרים, תותחים אלקטרומגנטיים ועוד”, מסביר ד”ר משה אברבוך חוקר ומרצה בכיר במחלקה להנדסת חשמל ואלקטרוניקה באוניברסיטת אריאל.