Gianni Sartorelli:超级电容在新能源汽车的广泛应用

第一电动网 综合报道

  【第一电动网】2014年1月9日,由GNEV官方机构主办、第一电动网承办的2013全球新能源汽车大会(GNEV2013)在海南海口隆重开幕,大会主题为”市场化前夜的中国战略”。当天下午,在主题为”寻找鲶鱼————新能源乘用车产品与营销准备”分论坛上,Maxwell科技公司高级应用工程师Gianni Sartorelli介绍了超级电容的广泛应用。Gianni Sartorelli还透露,Maxwell 2013年前三季度的总销售额约1.5亿美元,其中超级电容器的销售额约1.1亿美元。

Gianni Sartorelli

  以下为Gianni Sartorelli发言实录:

  Gianni Sartorelli:先生们、女士们,我非常高兴来到这里,来给大家讲一下我们的产品在新能源汽车现在的应用。在今天的全球新能源汽车大会,我在此要诚挚的感谢这次会议的主办方让我有这个机会来给大家介绍一下我的公司Maxwell公司,并且有此机会给大家介绍超级电容在交通行业的应用。在我演讲的这个最后一部分我也会希望大家能够了解到我们为什么能够就是让能源去驱动我们的未来创新。我所在的Maxwell公司1965年就成立了,而我们的公司也经历了一系列的改变和公司的重组和自身的调整,这样子我们才能够在2013年的时候,发展成了三个主要的业务单元。我们在纳斯达克上市了,同时大家可以看到,我们的去年的业务数字是,大概前三季度在全球各地有1.5亿美元的收益。那么我们的公司业务主要有微电子的设备,在微电子的设备我们进行了研发,我们进行了设计,并且有生产集成电路,还有比如说CPU、内存、闪存,以及这些所有的电子设备,这些都是我们生产这些集成电路的主要供应的原部件并且帮助相关的高端的高精密度的产品,或者非常高端的卫星,我们都有为他们生产集成的电路。我们的研发在美国,但是我们的业务遍及世界各地,大家看到除了微电子我们还有高压电存器,我们研发主要在欧洲瑞典,这个设备保护交换器然后发电输电以及其他的电力转换还有这种电力的配置,这样我们可以看到,在这种电力的运输的时候我们可以加强整个智能电网的控制。

  这些活动刚才我说到的都是分布在欧洲,我们设计了一些制造业的流程,还有至于全球我们还有一些物流的分配,我们有70%的一个市场的份额,在这两个业务单元我们还有一个非常年轻的,就是在1980年代生的一个就是我们的业务分支。刚才已经提到了,我们属于全球化的一个公司,活跃于全球的版图,我们在全球进行业务运作,我们是在加利福尼亚州等等,我们有主要的研发中心,我们对于超级电容来说我们都有一些制造业和研发中心,我们开了一个新的在亚利桑那开发一个新的中心,我来说是来自欧洲的工厂是在瑞士,在那里我们制造了高伏特的电容,我们进行了精密的设计和应用,同时我们还有一些销售代表在德国分布在德国,在中国的我们业务布局也有比如说我们有一个叫做Maxwell的技术中国子公司在上海,我们有很多的设备,还有在深圳和天津在天津都有子公司工厂分布这个合约制造厂,最近我们有一个韩国开了一家新的代理,对于超级电容来说,我们要考虑到这个功率和双重的这个超级电容器,超级电容器这个属于双电,有一种双电层的电容,他们跟电池其实同义词,像电池一样,但是电容器跟电池也有很大的差别,他和这个传统的电容器有一些不同,电容器的极板面积很大、距离很小。距离小但又可以集聚很大的能量的工作原理怎么样呢?我们看一下比如说电子,你看一下我的手像一个电子,手上有一些球一样手上能够装多少球,也许四只球不能太多,因为手掌面积非常有限,如果你想象一下自我充电的过程,你的手有很多的电子,如果你能够提高就是手中的这种电子的含量可以储存更多的电量,可以在容器当中储存更多的电子,这个就意味着比如说可以多加几层也许一层、两层、三层,一层层堆叠起来,这样做可能有一点困难,因为高尔夫球可能会散开,这样我们设计好一个结构,把他进行更好的一个部署,特别是在中间的这个层,比如说中间这一层属于这个铝,非常薄的铝,他是一个碳级的材料,利用这种方式来这个方式有一定像海绵,大家知道海绵是什么,海绵可以尽可能多的吸收水,这里我们这一层可以吸收更多的电子,我们把它称之为锂离子,这个解决我们所提到的这个超级电容所蕴含的魔力,在这里的中间我们可以看到我们有这个圆柱形的这种电子的运动,可以使用这些电子,其中一个非常大的一个益处就是他这里在充电的过程当中和放电的过程当中没有一个化学性的改变,所以这个电池是不同的,我提到的就是电池它是有化学反应的,我们说的这个超级电容是没有这个化学反应的产生其中的,所以为什么要阐明这个问题呢?为什么要有放电和置放的问题呢,为什么要充电放电的过程呢,我们看一下他的性能十万到一百万次的充放电的周期,我们公司可以持续很长的,可以让直流电的寿命可以保持长达15年的时间,我们比较一下这个功率和能量密度的这个比较图。

  因为考虑到能量的问题,也要考虑到整个的这个工艺的问题,我们看一下这个图,这个是属于不同的这个能量的储存图,你有一个纵轴就是一个特定的具体的能量比,然后再我们的纵轴和横轴,我们看一下具体到小时,在这个右边右下角你可以看到这个电容器,这里还是涉及到锂电池,在相对一面我们看一下传统的电容器他们的面积非常小但是电力非常大,如果再回到20年前,中间没有一个过渡的衔接层,所以我们的电容器他直接跳跃到了,锂离子电池的方面的技术,你可以看到这个是我们的锂离子电池,他是发展非常快的一个方法,非常有趣的一件事情就是他的能量非常的巨大,他跟电池的不一样的,他可以很快的进行放电,在很短的时间非常短的时间进行放电的应用。

  根据我们的工业上面的经验,我们在95年就引进了很多的这个产品把他投放到了市场,我们当时设计了很多核心的一个优势,在我们已经创造了多个行业的第一,像95年推出来大容量的单体,而且还用于风力发电方面,风机的应用当中在2001年的时候,2004年的时候发明了干电极专利工艺技术对于汽车使用来说这个应用领域为超级电容器提供了很多的机会,然后我们还用于公共交通方面有很多的公交方面的应用,比如说汽车的制动起停系统,风机方面大概含75个单体,客车大概含了300个,固态硬盘当中拥有4个单体,我们有很多的这个工业的能量核心的优势来生产很多的电容,我们的大容量的这个单体还有生产的这个中容量的单体和小容量的这个单体这个就是我们的一个产量的情况介绍。

  谈到涉及到的一些行业,大概可以涉及到四个子行业,一个可持续的再生能源交通运输和工业电子行业对于交通行业现在非常引人关注的一个话题,在今天的会议当中,我们有一些分会场,分会场我们谈到了这个乘用车、轻型乘用车和卡车,在交通运输方面我们还看到了城市的公交车巴士的运用,举一个例子来说,比如说我们用这个混合动力的客车,我们看一下这个巴士的平均油耗100公里80升,不过我们看一下城市大巴改用成混合动力系统可以使油耗降低25%,所以其实如果我们每天行驶200公里的话每天可以节约很多燃油,但是现在油耗明显的降低了25%,这个25%有可能进一步上升到40%等等,这个取决到了我们的混合动力的客车以及混合动力的技术路线的不断的提升和改造,如果假设我们每天在欧洲的城市进行行驶驾驶车辆,每天行驶200公里,比如说你早上开车每年都这样开,每天都这样开,我们每年可以降低二氧化碳的排量可以39吨,这个39吨可是很大的数字,还有其他的一氧化碳氮氧化物还有PM2.5颗粒物的排放,同时减少刹车的磨损因为不需要机械的磨损来对产品的寿命造成影响。减少公交车的烟气尾气的排放同时欧洲执行一些政策,推动混合动力的客车,这样城市中心当中用这样的一个技术他就不对大气造成很大的影响,对于二氧化碳的排放可以起到很大的一个控制作用。

  我们知道对于这个刹车来说,刹车我们可以减少它的一个对车体产生的一个磨损,让我们看一下2005年以来我们已经实行了现场的这个混合动力的安装,总共我们其实已经供应了很多的这个车辆在美国像我们的客户还包括西门子、斯柯达等等,宇通客车大家可能听过,还有金龙,还有很多的制造商他们都是用我们的这个设备,是我们的客户。

  另外的一个方面就是超级电容可以用于巴士的能量的回收,我们知道我想给大家说一下就是我们用于所有的戴姆勒的大巴16乘3000F电容器这个储能1100千焦的储能,这个制动阶段能量储存超级电容器的模块当中,包括配件的负载空调车内的照明外部的照明都有超级电容器进行储备的能量进行供电,所以对于乘用车我们还有小型的汽车,这个小型的汽车主要的应用我们今天早晨已经谈到了很多的混合汽车,或者是微混汽车一些高混微混,我们看一下电压的稳定特性,这个就是在冷启动和重新启动的时候电压还是可以保持一个非常稳定的状况,还有我们拥有更高的启动的稳定性,对于整个系统来说非常的简单其实不是特别难这个方块土表现电压的稳定系统,我们有一个双层的设置,在第一步是关注了,然后K2又打开又开启了,所以这里是VSS电伏还有稳定系统,这样如果你想启动的话进行热启动、温启动,这里一个会进行开启和关闭,这样我们方块图表现了电压的稳定性。

  这样子就可以更好的去让我们的在这个转型的时候实现这个电压的转变,这个是一个很好的例子解释我们做什么,同时我们可以看到这个是我们的这种电力车在使用的时候不同的这个能源的供应,那么我们知道这个在里面有不同的气缸,可以应用他做一些相关的调整,我们看一下没有这一个相关的在控制的电阀的时候没有VSS的时候怎么样使用,因为这样就可以让我们超级电容性和电压以及其他的一个方面,这样里面就会包括了在这个相关的这种在最顶级的时候,在用电高峰的时候,在达到这一点。

  我们可以有一个非常平滑的这个转移,同时,我们也可以看到在这里比如说低端是12伏那么我们可以看到了,在10年前还是在现在其实都可以跟我们说的,能够在这个技术已经取得了一个比较长足的发展,我们可以看到当这一个火车在入站的时候其实使用的能源及时补给的,可以看到下一班车的时候实现相关的调度,如果车展里面使用了这个系统可以更好的处理他的一个能源的调动问题,而在这一条线轨上面,我们可以看到在一些特定的城市里面由于一些铁道和这种地铁线路的改造那其中一部分线路已经被拆除了所以这个只是一个模拟图,在每一个城市的地铁站都会有相关的不同,我们可以看到在节能的时候或者是其他的方面比如说在德国,一个城市里面有一个地下的轨道,我们知道每年可以节省320兆千瓦的电量,这样可以不需要供电部门购买那么多的能源,或者不需要其他能源供应上购买多的能源可以实现这一个电网的供应更加的稳定性。

  这个是一个非常好的例子,因为我们可以看到就像西门子这样的一些公司,就可以看到他们在2002年的时候安装类似的设施,我们可以看到里面有一些相关的这种轻轨,还有使用一些电容器轨道的应用,我们知道如果说其实离中国不太远的地方韩国,我们知道欧洲肯定比韩国要离中国要远,我们知道韩国一家公司是一个家能源生产公司,现在着重新能源的研发,现在他们已经跟韩国铁路研究所进行融资技术方向,现在他们有几条主要的线路,并且他们的都进行了相关的这种能源的应用,包括这种能源的调整和能源的回收利用,这些都是基于新的电容器,在这里几个图简单概括了一下这个系统,这个里面有机柜不同的机架还有在左边,还有不同的提高都有一个相关的这些新的电容器的使用。

  在欧洲,我们有一些不同的能源回收利用的系统,我们可以看到这里可以进一步的在这一个铁轨的顶部做到,我们可以看到这里有一些能源的使用,我们可以通过这个里面节能30%,所以这个其实节省30%已经是一个很魔幻的数字不可思议的数据,这样可以更好的帮助我们做到这一点。

  我们可以看到还有柴油机发动的不断的改造,我们通过这个使用了这种新的动力,还有这个更超大的引擎,新的电容器可以降低原来的引擎重量并且原来超过三百公斤,现在只需要不足三十公斤,因为这些蓄电池箱他们已经使用超级电容的模块,这个对于我们来说非常的重要,这个对于我们来说可以更好的去进行使用,当然里面还有一些类似的应用,这样可以帮助我们实现相关的一些愿景,尤其是在节能方面的愿景,我们都知道在交通的应用当中比如说很多的卡车司机,他们可以在晚上有一点日出而作,日落而息的情况,他们需要使用一些电池更好的使用,有的时候他们在车上自娱自乐看一些电视什么的,这样电池就用得更快了,所以如果有超级电容器在里面可以帮助他们更好的去支持这个用电,并且能够就在充电的时候完成快速的充电的一个方面。

  在这里是一个电机的机制,我们这里一个超级电容器,我们可以这里开始控制,进行控制这个电能的流动,并且可以能够把这个电容器在里面安装,然后在里面我们就可以看到更好的使用这个超级电容器跟曲柄启动结合,这个可以帮助我们在起用这些传统模式改造的时候可以在完成利用标准电池的一些基础设施不会太多的浪费,最后做一下总结,第一就是超级电容性的特性特别适合交通运输,为什么这样子,因为他们有大功率的密度,他们也有高效率的,我刚才就说了,因为在里面没有充电和放电的时候有这种化学反应,所以可以很高的效率,其实90%可以取得更大的一个周期的使用,就是我们使用超级电容器可以做到这一点。

  我们在使用的时候可以进他跟传统的电池比较,所以他在充电放电的时候都有非常久的循环耐用,另外就是各种交通的运输市场现在正在使用超级电容器,我们比如说在巴士、汽车、铁路、货车都可以使用,我们每天看到超级电容器可以吸引了这许多人的研究,当然他们每天也可以运送成千上百万的人。这个就是我的演讲。谢谢!

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