В прессе была информация, что роторно-поршневой двигатель ё-мобиля через генератор будет подзаряжать суперконденсаторы, от которых будут подпитываться ходовые электродвигатели. Супеконденсаторы для ё-мобиля должны будут иметь следующие характеристики: ёмкость 4,8 фарады, вес 100 кг и обеспечат запас энергии для пробега на расстояние в 2 км. Попробуем сделать расчёт для проверки правдоподобности этого утверждения.

Суперконденсаторы, которые предполагается использовать для ё-мобиля правильно называются ионисторами, действительно могут иметь большую ёмкость при относительно небольшом весе и объёме. Но основная причина большой ёмкости суперкоденсаторов в том, что у них очень тонкий слой диэлектрика, разделяющего заряды. По этой причине суперконденсаторы являются низковольтными изделиями и выходят из строя при небольшом напряжении. По последним данным максимальное пробивное напряжение суперконденсаторов составляет 20 вольт.

Количество запасённой в суперконденсаторе энергии зависит не только от ёмкости, но и от напряжения заряда и определяется по формуле:

Для расчётов возьмём заявленную ёмкость конденсатора 4,8 Ф и максимальное возможное для ионисторов напряжение 20 В.

Количество запасённой энергии в суперконденсаторе будет равно:

По затратам энергии принимаем, что электродвигатели потребляющие мощность 30 кВт будут работать в течение минуты. Тогда необходимую затраченную энергию найдём по формуле:

Как сразу видно, разница между накопленной и необходимой энергией очень существенная.

Теперь попробуем посчитать, какое минимальное напряжение необходимо подать на суперконденсаторы, чтобы при полном их разряде получить достаточно энергии для движения ё-мобиля в течение минуты при мощности отдаваемой мощности 30 кВт.

Реально ни один электродвигатель не может стабильно работать сколько ни будь длительное время при очень большой разнице питающего напряжения. А у суперкрнденсаторов при разряде напряжение снижается не постепенно и медленно как у аккумуляторов, а быстро по мере разряда. Поэтому питать электродвигатели хода ё-мобиля можно только через регулируемый преобразователь. Диапазон рабочих напряжений такого преобразователя тоже ограничен. Кроме того, преобразователь часть энергии тратит на свою работу, что снижает КПД системы. Поэтому, чтобы запасти необходимое количество энергии для ё-мобиля при ёмкости конденсаторов 4,8 Ф, необходимо напряжение не меньше 1000 В. Принцип работы ионисторов не позволяет изготавливать суперконденсаторы на такое высокое напряжение, а обычные конденсаторы для того, чтобы запасти необходимое количество энергии, должны иметь большой вес и объём.

За последние десятилетия не смотря на перстройку, приватизацию, модернизацию, нацпректы и тезисы, российская наука, техника и производство заметно деградировали. В результате Россия не в состоянии выпускать даже небольшие импульсные сварочные аппараты с преобразователями. Чтобы обеспечить необходимый запас энергии для двигателя ё-мобиля нужны не только малогабаритные высоковольтные конденсаторы большой ёмкости, но и высоковольные импульсные преобразователи большой мощности.

При необходимости увеличить допустимое напряжение и ёмкость, можно собрать конденсаторы в батарею. Предположим, что нам из конденсаторов ёмкостью 10 фарад напряжением 20 вольт, необходимо собрать батарею ёмкостью 30 фарад и напряжением 400 вольт. Для того, чтобы повысить напряжение, необходимо соединить конденсаторы последовательно. Общую ёмкость последовательно соединённых конденсаторов можно определить по формуле:

При таком соединении общая ёмкость конденсаторов будет меньше наименьшего значения ёмкости каждого из конденсаторов. При последовательном соединении конденсаторов, их максимальное напряжение складывается:

Чтобы поднять допустимое напряжение при последовательном соединении конденсаторов в 20 раз, нам понадобится 20 конденсаторов. Но их общая ёмкость будет составлять всего 0,5 фарады. Для получения прежней ёмкости равной 10 фарадам, нам придётся параллельно подключить 20 веток по 20 конденсаторов в каждой, всего 400 конденсаторов. А чтобы получить ёмкость в три раза больше прежней, надо будет параллельно соединить три группы по 400 конденсаторов, общим числом 1200 суперконденсаторов.

Как считать запасённую в конденсаторах энергию было написано выше, поэтому для сравнения посчитаем энергоёмкость самого маленького из автомобильных аккумуляторов на 55 Ач. Принимаем, что напряжение заряженного аккумулятора было 14 В, а разряженного 12 В. Тогда среднее напряжение для расчётов принимаем равным 13 В. Считаем также разрядный ток равным 55 А в течение часа (3600 с). Энергию аккумулятора найдём по формуле:

Если первести энергоёмкость аккумулятора в киловатчасы, то получается, что аккумулятор на 55 А·ч может после полного заряда отдатью электроэнергии на 0,715 кВт·ч. Получается, что запас энергии у самого маленького автомобильного аккумулятора намного больше, чем у самого крутого и дорогого суперконденсатора.