Energiedichtheid

Energiedichtheid is de hoeveelheid energie die een stof of systeem bevat per eenheid volume of per eenheid massa. Er zijn twee hoofdvormen: gravimetrische energiedichtheid (energie per massa, uitgedrukt in joule per kilogram of wattuur per kilogram) en volumetrische energiedichtheid (energie per volume, uitgedrukt in joule per kubieke meter of wattuur per liter). Deze twee maten geven verschillende aspecten van opslagcapaciteit weer: gravimetrische dichtheid bepaalt hoeveel gewicht nodig is voor een gegeven hoeveelheid energie, terwijl volumetrische dichtheid bepaalt hoeveel ruimte nodig is.

Eenheden en voorbeelden. Gravimetrische energiedichtheid wordt vaak uitgedrukt in Wh/kg of MJ/kg, en volumetrische in Wh/L of MJ/L. Brandstoffen zoals petrol en diesel hebben hoge gravimetrische energiedichtheden; circa 44 MJ/kg voor benzine en vergelijkbaar voor diesel, met ongeveer 34–36 MJ/L voor benzine en circa 38–43 MJ/L voor diesel. Luchtdicht opgeslagen waterstof heeft een zeer hoge gravimetrische dichtheid bij iones onder druk of vloeibaar, maar een lage volumetrische dichtheid bij atmosferische druk, wat de opslagruimte beïnvloedt.

Batterijen en andere opslagmedia. Lithium-ionbatterijen exemplareren gravimetrische dichtheden van ongeveer 150–250 Wh/kg (0,54–0,90 MJ/kg) en volumetrische dichtheden van ongeveer 300–700 Wh/L (1,1–2,5 MJ/L). Supercondensatoren kennen hoge vermogensdichtheid maar lagere energiedichtheid. De keuze tussen materialen en ontwerpen hangt af van vereisten zoals gewicht, ruimte, kosten en veiligheid.

Toepassingen en overwegingen. Energiedichtheid is cruciaal voor transport (voor langere afstanden), draagbare elektronica en gridopslag. Ontwerpers moeten trade-offs tussen gewicht, volume, kostprijs en levensduur afwegen bij het kiezen van opslagtechnologieën.