电容储存的是电场能量,电容器两极板之间存在电场,当电容器充电时,电荷在电场的作用下在两极板之间产生势能,势能正好等于电荷量与两极板间距离与电场强度的积,称为电容器所储存的电能。
电荷量与电场强度成正比,两极板间距离与电场强度成反比,因此,增大两极板间距离或降低电场强度可以增加电容器储存的电能。
电容器和电池都能储存电能,但它们的储能方式不同。电池是将化学能转化为电能进行储存,而电容器则是在两极板之间存储电场能量。
电池的储能密度较高,因此适合用于长时间储能;而电容器的储能密度相对较低,储存时间也较短,但充放电速率快,适用于瞬时大功率需求的场合。
实际电容器会存在一定的能量损失。主要体现在两个方面:
一是漏电,即电容器自身的电阻会导致电荷的自发放电,从而导致储存的能量损失。
二是损耗,即电容器对电能的损耗。电容器内部存在介质,介质不同会对电容器的损耗率产生影响。目前市场上大部分电容器使用的是电解质,电解质对电容器的损耗率相对较高。
电容储存的能量在实际应用中有着广泛的应用。其中,电动汽车中的动力电池可以通过电容器实现短时间内的高功率输出,提高汽车的加速性能。同时,电容器储能还被广泛应用于UPS(不间断电源)、风力发电机、制动能量回收等领域。