철도 제동에너지 회생에 사용되는 슈퍼커패시터

철도 제동에너지 회생에 사용되는 슈퍼커패시터

맥스웰 테크놀로지(Maxwell Technologies)사는 파워 일렉트로닉스, 에너지 저장장치 그리고 제어 및 통신시스템 분야 전문 엔지니어링 기업인 윈 이너셔(Win Inertia)사가 스페인 세로 네그로의 전동차 시스템 내에서 정지형 노변 제동에너지 회생을 위해 자사의 울트라커패시터를 사용하고 있다고 발표했다. 이 회사는 스페인 정부의 철도인프라 관리국(ADIF, Administrator of Railway Infrastructures)과의 계약에 따라 이 시스템을 설계하고 설치했다. 이 설치 과정에서, 설치된 시스템은 축전지 뱅크에 초과 에너지를 저장하여 철도역에 위치한 전동차 충전소에 그것을 공급한다. 또한, 이 시설은 필요할 경우에 추가적인 에너지 공급을 위해 광전 발전기에 연속적으로 통합된다. 회생 시스템은 축전지의 통합을 위해 윈 이너셔(Win Inertia)사의 국제 특허인 [SHADⓇ] 하이브리드 기술과 에너지 회복 효율성 향상 및 축전지에 대한 스트레스 감소를 위해 맥스웰(Maxwell)사의 울트라커패시터를 사용함으로써, 축전지의 수명을 연장시킨다. 울트라커패시터의 급속 충방전 특성은 전동차를 정지시키기 위해 필요한 몇 초 내의 에너지 흡수 능력을 제한하는 축전지에 기반을 둔 시스템보다 각각의 제동 체결 시점에 더 많은 에너지를 캡처하고 저장할 수 있도록 한다. 윈 이너셔(Win Inertia)사의 고효율 헤이브리드 에너지 저장 및 전력전송 시스템은 철도 인프라관리국(ADIF)의 투자대비 수익률을 향상시켜, 철도차량 추진과 전기자동차 충전을 위해 회생 에너지의 이중 사용을 가능케 한다. 회생제동을 통해 기계적인 에너지를 저장된 전기에너지로 변환시킴으로써, 이 시스템은 철도시스템에 사용되는 총 에너지의 8~10% 정도의 에너지를 회생한다. 그다음, 이것은 전기자동차 충전소로 보내진다. "축전지보다 더 효율적으로 제동에너지를 회생시키는 시스템으로부터 전하를 수용하는 울트라커패시터의 통합을 통해, 이 시스템은 상당히 많은 에너지를 회생한다. 추가로, 반복적인 충방전으로 인한 스트레스를 경감시키기 위해 울트라커패시터를 사용함으로써, 우리는 축전지 수명을 20~25% 정도 연장시킬 수 있다"고 윈 이너셔(Win Inertia)사의 최고경영자이자 최고 기술경영자인 유제니오 도밍구에즈 아마릴로(Eugenio Domĩnguez Amarillo)씨는 말했다. 전 동차와 하이브리드 철도차량의 제동에너지 회생시스템은 차량을 정지시키기 위해 전기 모터의 저항을 사용하고 그 프로세스를 통해 기존의 마찰에 기반을 둔 제동시스템에서 버려지는 기계적인 에너지를 저장된 전기에너지롤 변환시킴으로써 연료와 전기에너지를 절감한다. 울트라커패시터의 높은 신뢰성과 매우 긴 운영 수명도 많은 사이클링을 가진 전기 유틸리티 그리드 분야의 선호되는 옵션으로 만든다. 맥 스웰(Maxwell)사 회장이자 최고경영자인 프란츠 핑크(Franz Fink) 박사는 "교통시스템은 세계 최고의 에너지 소비자이므로, 에너지 효율성을 향상시키고 화석연료 소비량과 배출가스를 줄이는 시스템은 에너지 관리 영역에서 기초적인 역할을 하며 급속도로 발전하는 울트라커패시터 기술의 적용에 엄청난 장기성장 기회를 제공한다"고 말했다. 화학적 반응을 통해 에너지를 저장하는 축전지와는 달리, 울트라커패시티는 전기장에 에너지를 저장한다.   이러한 정전기 에너지 저장 메커니즘은 울트라커패시터가 몇 분의 1초 내에 충방전을 가능케 하고 -40°C에서 +65°C까지의 다양한 온도범위에서 정상적으로 작동되도록 하며, 백만 회 이상의 충방전 사이클에서도 신뢰성 있게 동작하며 충격과 진동을 잘 견디도록 한다. 맥스웰(Maxwell)사는 1~300F의 커패시턴스 범위의 단일 울트라커패시터와 16~160볼트 범위의 멀티셀 모듈용 울트라커패시터를 제공한다.   출처:http://www.energyharvestingjournal.com/articles/braking-energy-recuperation...