Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Надпровідниковий магнітний акумулятор — пристрій, який зберігає енергію у магнітному полі, створеному постійним струмом у надпровідниковій котушці, яка охолоджена нижче критичної температури надпровідності.
Типовий надпровідниковий магнітний акумулятор включає котушку з надпровідника, систему перетворення енергії та кріогенний холодильник. Після заряджання струм не згасає, і енергія магнітного поля зберігається без втрат.
Енергія, яка зберігається, може бути повернута у мережу при розряджанні котушки. Система перетворення енергії використовує інвертор/випрямляч для перетворення змінного струму у постійний та постійного у змінний. Інвертор/випрямляч споживає 2-3% енергії при проходженні енергії у кожному напрямку. Надпровідниковий магнітний акумулятор втрачає найменше енергії у порівнянні з іншими методами накопичення енергії. Надпровідниковий магнітний акумулятор є високоефективним з ККД більше 95%.
Завдяки витратам енергії на охолодження і високу вартість надпровідникових провідників надпровідниковий магнітний акумулятор використовується для зберігання енергії на короткий час. Таким чином надпровідниковий магнітний акумулятор в основному призначений для покращення якості електроенергії.
Переваги над іншими методами зберігання енергії
Основною перевагою надпровідникового магнітного акумулятора є мала затримка між заряджанням та розряджанням. Енергія може бути доступна майже миттєво, і може бути забезпечена висока вихідна потужність протягом короткого періоду часу. Інші методи зберігання енергії, такі як гідроакумулююча електростанція або сховище енергії на стисненому повітрі мають істотну затримку при перетворенні збереженої потенційної енергії у електричну. Ще однією перевагою є те, що втрати енергії менші, ніж у інших методах зберігання, бо струм не зустрічає опору. Основні частини надпровідникового магнітного акумулятора нерухомі, що забезпечує високу надійність.
Поточне використання
Існує декілька малих установок надпровідникових магнітних акумуляторів, які доступні для комерційного використання і декілька більших для тестових проектів. Декілька установок ємністю 1 МВт·год використовуються для керування якістю електроенергії по світу, особливо на виробництвах, які потребують особливо якісної електроенергії, такі як виробництва інтегральних схем.[]
Ці установки призначені для забезпечення стабільності розподільчих мереж.[]У північному Вісконсині розподілені установки надпровідникових магнітних акумуляторів розгорнуті для забезпечення стабільності по кільцю ліній електропередач.[] Лінія електропередач схильна до великих, різких змін навантаження через роботу целюлозно-паперового комбінату, з можливістю неконтрольованих коливань і падіння напруги.
Тестова модель має ємність приблизно 20 МВт·год, здатна забезпечити потужність 40 МВт на 30 хвилин або 10 МВт потужності на 2 години.[]
Розрахунок ємності
Енергія магнітного поля, яка зберігається у котушці з струмом дорівнює половині добутку індуктивності на квадрат струму.
Де
- E = енергія у джоулях;
- L = індуктивність у Генрі;
- I = струм у амперах
Представимо циліндричну котушку з провідниками з прямокутним перерізом Середній радіус котушки - R. a та b — ширина та товщина провідника. f — функція форми, тому що змінюється для котушок різної форми. ξ (ксі) та δ (дельта) — два параметри, які харатеризують розміри котушки. Функція енергії від розмірів котушки, кількості витків та струму:
![image]()
.
Де
- E = енергія у джоулях
- I = струм у амперах
- f(ξ,δ) = функція від форми, джоулів на ампер-метр
- N = кількість витків
Соленоїд проти тороїда
Крім властивостей провідника, також важливим питанням є конфігурація самої котушки у аспекті машинобудування. Є три фактори, які впливають на конструкцію і форму котушки, а саме: стійкість до розтягнення, теплове стискання при охолодженні і сила Лоренца у зарядженій котушці. Стійкість до розтягнення важлива не через електричні ефекти, а через те, що вона визначає необхідність механічної підтримки котушки. Для невеликих систем, призначених для малого та середнього бізнесу, оптимістичним є значення 0,3% стійкості до розтягнення. Тороїдальна геометрія дозволяє зменшити зовнішні магнітні сили і, отже, зменшити розмір деталей механічної підтримки. Крім того, завдяки слабкому зовнішньому магнітному полю надпровідникові магнітні акумулятори тороїдальної конструкції можуть бути розташовані близько від корисного навантаження або споживача.
Для малих надпровідникових магнітних акумуляторів зазвичай використовується конструкція на основі соленоїда, тому що їх легко збирати і вони не потребують попередньої опресовки. У надпровідникових магнітних акумуляторах тороїдальної конструкції котушки завжди знаходяться під тиском зовнішніх обручів та двох дисків (зверху і знизу), які запобігають руйнуванню. Важливість механічних сил зростає по мірі збільшення розмірів надпровідникових магнітних акумуляторів, тому тороїдальна конструкція стає більш актуальною.
У старих концепціях великих надпровідникових магнітних акумуляторів зазвичай використовується соленоїд з маленьким співвідношенням сторін діаметром приблизно 100 м, заритим у землю. У концепціях надпровідникових магнітних акумуляторів екстремально малого розміру ємність близько 1 МДж.
Низькотемпературні та високотемпературні надпровідники
У стаціонарних умовах і в надпровідному стані, опір котушки є незначним. Однак, холодильник, який потрібен для підтримання температури надпровідника вимагає електроенергії, і енергія для роботи холодильника повинна враховуватися при оцінці ефективності надпровідникового магнітного акумулятора як пристрою для зберігання енергії.
Хоча високотемпературні надпровідники мають більш високу критичну температуру, проникнення магнітного поля відбувається в помірних магнітних полях навколо більш низькій температурі, ніж ця критична температура. Тепло, яке повинне бути видалене за допомогою системи охолодження, включає теплопередачу через деталі механічної підтримки, теплове випромінювання від тепліших частин до більш холодних, втрати змінного струму в провіднику (під час заряджання і розряджання), нагрівання від вводів електричної енергії, які з’єднують котушку з системою перетворення енергії. Теплопередача радіацією та за рахунок теплопровідності може бути мінімізована шляхом правильного проектування теплих поверхонь. Теплопередача від вводів може бути мінімізована правильною конструкцією вводів. Втрати змінного струму в провіднику залежать від циклу заряджання/розряджання, конструкції провідника та потужності.
Витрати на охолодження для високотемпературних та низькотемпературних тороїдальних котушок для основних температур 77 K, 20 K, та 4.2 K збільшуються на порядок. Витрати визначаються як електрична потужність, необхідна для роботи холодильника. При збільшенні кількості енергії у 100 разів вартість зростає лише у 20 разів. Також економія на охолодженні для високотемпературних надпровідників більше (на 60% - 70%), ніж для низькотемпературних надпровідників.
Вартість
Вибір між високотемпературними та низькотемпературними надпровідниками залежить від економічної доцільності, оскільки існують інші основні компоненти, що визначають вартість надпровідникового магнітного акумулятора, такі як провідник, що складається з надпровідника та мідного стабілізатора, та деталі підтримки. Вони складають більшу частину вартості. Вони повинні оцінюватися з загальної ефективності і вартості пристрою. Інші компоненти, такі як вакуумна посудина, теплоізоляція складають малу частину витрат у порівнянні з вартістю котушки. Об'єднані витрати на провідники, конструкцію і холодильником для тороїдальних котушок переважають вартість надпровідника. Те ж відноситься і до котушок. Котушки з високотемпературних надпровідників коштують дорожче у 2-4 рази, ніж котушки з низькотемпературних надпровідників.
Вартість провідника переважає серед інших складових у всіх трьох випадках, які зазвичай розлядаються ( 2, 20 та 200 МВт·год), особливо важлива для котушок малих розмірів. Принципова причина полягає у густині струму високотемпературних та низькотемпературних надпровідників. Критичний струм у провіднику з високотемпературного надпровідника нижчий ніж у провіднику з низькотемпературного надпровідника при робочих магнітних полях (приблизно 5-10 Тл). Через те, що високотемпературні надпровідники мають менший критичний струм, ніж низькотемпературні, потрібно більше провідників для тієї ж індуктивності. Тим більше вартість високотемпературних надпровідників вища, ніж низькотемпературних. При збільшенні ємності надпровідникового магнітного акумулятора від 2 до 20 і далі до 200 МВт·год вартість низькотемпературного надпровідника зростає щоразу у 10 разів на кожному кроці. Вартість високотемпературного надпровідника зростає повільніше, але на сьогоднішній день все ще зависока.
Витрати на механічну конструкцію зростають рівномірно (у 10 разів при збільшенні ємності надпровідникового магнітного акумулятора від 2 до 20 і далі до 200 МВт·год) і для високотемпературних та низькотемпературних надпровідників. Але витрати для високотемпературних надпровідників вищі через їх меншу стійкість до розтягнення (кераміка не може витримати значних напружень), ніж для низькотемпературних, таких як Nb3Ti або Nb3Sn. Таким чином, для особливо великих виробів вартість високотемпературного надпровідника не може бути компенсована простим зменшенням розміру котушки у сильному магнітному полі.
Варто відзначити, що вартість холодильника у всіх випадках настільки мала, що відсоток економії, пов’язаний зі зниженням вимог до холодильника при вищій температурі, незначний. Це означає, що якщо високотемпературний надпровідник працює краще при низькій температурі, скажімо, 20K, то він, звичайно, працюватиме при ній. Для дуже малих установок, зниження вартості холодильника буде мати більш істотний позитивний вплив.
Очевидно, що ємність надпровідникових котушок зростає з об’ємом. Крім того, максимальний діаметр тороїдального акумулятора завжди менше на високотемпературних надпровідниках через роботу при сильніших магнітних полях. Для соленоїдів висота або довжина і менше для котушок з високотемпературних надпровідників, але все ще значно вище, ніж для тороїдальної конструкції (через слабке зовнішнє магнітне поле).
Зростання пікового магнітного поля веде до зменшення і об’єму (завдяки вищій щільності енергії), і вартості (завдяки зменшенню довжини провідника котушки). Існує оптимальне значення пікового магнітного поля близько 7 Тл. Якщо поле вище оптимального подальше зменшення об’єму можливе з мінімальним збільшенням вартості. Межа, до якої поле може бути збільшене, як правило, не економічна, а фізична, і вона пов’язана з можливістю встановлення внутрішніх ніжок тороїда ближче одна до одної і при цьому наявності місця для компенсаційного циліндра.
Матеріал надпровідника є основною проблемою надпровідникових магнітних акумуляторів. Зусилля з розробки надпровідників спрямовані на збільшення критичного струму та стійкості до розтягнення при зниженні вартості виробництва.
Технічні задачі
Вміст енергії в сучасних надпровідникових магнітних акумуляторах, як правило, дуже малий. Методи збільшення енергії, запасеної в надпровідникових магнітних акумуляторах часто включають масштабування. Як і в інші застосування надпровідників, надпровідникові магнітні акумулятори потребують кріогенних температур. Надійна механічна конструкція зазвичай потрібна, щоб утримувати дуже велику силу Лоренца, що утворюється у магнітній котушці. Переважаючою є вартість надпровідника, а потім в системи охолодження та іншої частини механічної конструкції.
- Механічна підтримка - потрібна через силу Лоренца.
- Розмір - для досягнення комерційно прийнятної ємності близько 1 ГВт·год (3,6 ТДж) установка має бути кільцем близько 160 км. Вона зазвичай зображується кільцем, хоча на практиці має вигляд прямокутника зі заокругленими кутами. У іншому випадку установка потребуватиме багато місця для розміщення.
- Виробництво — надпровідникові матеріали, як правило, представляють собою тендітну кераміку, до якої не можуть бути застосовані звичні методи виробництва кабельної продукції. Технології спрямовані на нанесення тонких надпровідникових плівок на стабільний носій, але зараз доступні маленькі відрізки надпровідникових провідників.
- Інфраструктура — Поки не винайдені надпровідники, які зберігають надпровідність при кімнатній температурі, кільце з надпровідника повинне бути замкнене у корпус з рідким азотом.
- Критичне магнітне поле - у полі вище певної межі властивість надпровідності зникає.
- Критичний струм - у загальному випадку у системах енергопостачання намагаються максимізувати максимальний робочий струм. Це робить будь-які втрати через неефективність у системі відносно незначними. На жаль, великі струми можуть генерувати магнітні поля більш ніж критичне поле надпровідників. При розробці надпровідників прикладаються зусилля щоб витримати достатній струм, щоб зробити комерційний надпровідниковий магнітний акумулятор економічно життєздатним.
На початку існування технології її використанню заважала висока вартість холодильників. Однак сучасні досягнення зробили її прийнятною для використання у комерційних застосуваннях.
Примітки
- Cheung K.Y.C, Cheung S.T.H, Navin De Silvia R.G, Juvonen M.P.T, Singh R, Woo J.J. Large-Scale Energy Storage Systems. Imperial College London: ISE2, 2002/2003.
Література
- Sheahen, T., P. (1994). Introduction to High-Temperature Superconductivity. Plenum Press, New York. pp. 66, 76–78, 425–430, 433–446.
- El-Wakil, M., M. (1984). Powerplant Technology. McGraw-Hill, pp. 685–689, 691–695.
- Wolsky, A., M. (2002). The status and prospects for flywheels and SMES that incorporate HTS. Physica C 372–376, pp. 1,495–1,499.
- Hassenzahl, W.V.,"Applied Superconductivity,Superconductivity, an enabling technology for 21st century power systems?", IEEE Transactions on Magnetics, pp. 1447-1453, Volume: 11, Issue: 1, Mar 2001
- Browne, Malcome W. New Hunt for Ideal Energy Storage System, The New York Times, January 6, 1988.
Посилання
- Cost Analysis of Energy Storage Systems for Electric Utility Applications
- Loyola SMES summary
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Nadprovidnikovij magnitnij akumulyator pristrij yakij zberigaye energiyu u magnitnomu poli stvorenomu postijnim strumom u nadprovidnikovij kotushci yaka oholodzhena nizhche kritichnoyi temperaturi nadprovidnosti Tipovij nadprovidnikovij magnitnij akumulyator vklyuchaye kotushku z nadprovidnika sistemu peretvorennya energiyi ta kriogennij holodilnik Pislya zaryadzhannya strum ne zgasaye i energiya magnitnogo polya zberigayetsya bez vtrat Energiya yaka zberigayetsya mozhe buti povernuta u merezhu pri rozryadzhanni kotushki Sistema peretvorennya energiyi vikoristovuye invertor vipryamlyach dlya peretvorennya zminnogo strumu u postijnij ta postijnogo u zminnij Invertor vipryamlyach spozhivaye 2 3 energiyi pri prohodzhenni energiyi u kozhnomu napryamku Nadprovidnikovij magnitnij akumulyator vtrachaye najmenshe energiyi u porivnyanni z inshimi metodami nakopichennya energiyi Nadprovidnikovij magnitnij akumulyator ye visokoefektivnim z KKD bilshe 95 Zavdyaki vitratam energiyi na oholodzhennya i visoku vartist nadprovidnikovih providnikiv nadprovidnikovij magnitnij akumulyator vikoristovuyetsya dlya zberigannya energiyi na korotkij chas Takim chinom nadprovidnikovij magnitnij akumulyator v osnovnomu priznachenij dlya pokrashennya yakosti elektroenergiyi Perevagi nad inshimi metodami zberigannya energiyiOsnovnoyu perevagoyu nadprovidnikovogo magnitnogo akumulyatora ye mala zatrimka mizh zaryadzhannyam ta rozryadzhannyam Energiya mozhe buti dostupna majzhe mittyevo i mozhe buti zabezpechena visoka vihidna potuzhnist protyagom korotkogo periodu chasu Inshi metodi zberigannya energiyi taki yak gidroakumulyuyucha elektrostanciya abo shovishe energiyi na stisnenomu povitri mayut istotnu zatrimku pri peretvorenni zberezhenoyi potencijnoyi energiyi u elektrichnu She odniyeyu perevagoyu ye te sho vtrati energiyi menshi nizh u inshih metodah zberigannya bo strum ne zustrichaye oporu Osnovni chastini nadprovidnikovogo magnitnogo akumulyatora neruhomi sho zabezpechuye visoku nadijnist Potochne vikoristannyaIsnuye dekilka malih ustanovok nadprovidnikovih magnitnih akumulyatoriv yaki dostupni dlya komercijnogo vikoristannya i dekilka bilshih dlya testovih proektiv Dekilka ustanovok yemnistyu 1 MVt god vikoristovuyutsya dlya keruvannya yakistyu elektroenergiyi po svitu osoblivo na virobnictvah yaki potrebuyut osoblivo yakisnoyi elektroenergiyi taki yak virobnictva integralnih shem dzherelo Ci ustanovki priznacheni dlya zabezpechennya stabilnosti rozpodilchih merezh dzherelo U pivnichnomu Viskonsini rozpodileni ustanovki nadprovidnikovih magnitnih akumulyatoriv rozgornuti dlya zabezpechennya stabilnosti po kilcyu linij elektroperedach dzherelo Liniya elektroperedach shilna do velikih rizkih zmin navantazhennya cherez robotu celyulozno paperovogo kombinatu z mozhlivistyu nekontrolovanih kolivan i padinnya naprugi Testova model maye yemnist priblizno 20 MVt god zdatna zabezpechiti potuzhnist 40 MVt na 30 hvilin abo 10 MVt potuzhnosti na 2 godini dzherelo Rozrahunok yemnostiEnergiya magnitnogo polya yaka zberigayetsya u kotushci z strumom dorivnyuye polovini dobutku induktivnosti na kvadrat strumu E 1 2 L I 2 displaystyle E frac 1 2 LI 2 De E energiya u dzhoulyah L induktivnist u Genri I strum u amperah Predstavimo cilindrichnu kotushku z providnikami z pryamokutnim pererizom Serednij radius kotushki R a ta b shirina ta tovshina providnika f funkciya formi tomu sho zminyuyetsya dlya kotushok riznoyi formi 3 ksi ta d delta dva parametri yaki haraterizuyut rozmiri kotushki Funkciya energiyi vid rozmiriv kotushki kilkosti vitkiv ta strumu E 1 2 R N 2 I 2 f 3 d displaystyle E frac 1 2 RN 2 I 2 f left xi delta right De E energiya u dzhoulyah I strum u amperah f 3 d funkciya vid formi dzhouliv na amper metr N kilkist vitkivSolenoyid proti toroyidaKrim vlastivostej providnika takozh vazhlivim pitannyam ye konfiguraciya samoyi kotushki u aspekti mashinobuduvannya Ye tri faktori yaki vplivayut na konstrukciyu i formu kotushki a same stijkist do roztyagnennya teplove stiskannya pri oholodzhenni i sila Lorenca u zaryadzhenij kotushci Stijkist do roztyagnennya vazhliva ne cherez elektrichni efekti a cherez te sho vona viznachaye neobhidnist mehanichnoyi pidtrimki kotushki Dlya nevelikih sistem priznachenih dlya malogo ta serednogo biznesu optimistichnim ye znachennya 0 3 stijkosti do roztyagnennya Toroyidalna geometriya dozvolyaye zmenshiti zovnishni magnitni sili i otzhe zmenshiti rozmir detalej mehanichnoyi pidtrimki Krim togo zavdyaki slabkomu zovnishnomu magnitnomu polyu nadprovidnikovi magnitni akumulyatori toroyidalnoyi konstrukciyi mozhut buti roztashovani blizko vid korisnogo navantazhennya abo spozhivacha Dlya malih nadprovidnikovih magnitnih akumulyatoriv zazvichaj vikoristovuyetsya konstrukciya na osnovi solenoyida tomu sho yih legko zbirati i voni ne potrebuyut poperednoyi opresovki U nadprovidnikovih magnitnih akumulyatorah toroyidalnoyi konstrukciyi kotushki zavzhdi znahodyatsya pid tiskom zovnishnih obruchiv ta dvoh diskiv zverhu i znizu yaki zapobigayut rujnuvannyu Vazhlivist mehanichnih sil zrostaye po miri zbilshennya rozmiriv nadprovidnikovih magnitnih akumulyatoriv tomu toroyidalna konstrukciya staye bilsh aktualnoyu U starih koncepciyah velikih nadprovidnikovih magnitnih akumulyatoriv zazvichaj vikoristovuyetsya solenoyid z malenkim spivvidnoshennyam storin diametrom priblizno 100 m zaritim u zemlyu U koncepciyah nadprovidnikovih magnitnih akumulyatoriv ekstremalno malogo rozmiru yemnist blizko 1 MDzh Nizkotemperaturni ta visokotemperaturni nadprovidnikiU stacionarnih umovah i v nadprovidnomu stani opir kotushki ye neznachnim Odnak holodilnik yakij potriben dlya pidtrimannya temperaturi nadprovidnika vimagaye elektroenergiyi i energiya dlya roboti holodilnika povinna vrahovuvatisya pri ocinci efektivnosti nadprovidnikovogo magnitnogo akumulyatora yak pristroyu dlya zberigannya energiyi Hocha visokotemperaturni nadprovidniki mayut bilsh visoku kritichnu temperaturu proniknennya magnitnogo polya vidbuvayetsya v pomirnih magnitnih polyah navkolo bilsh nizkij temperaturi nizh cya kritichna temperatura Teplo yake povinne buti vidalene za dopomogoyu sistemi oholodzhennya vklyuchaye teploperedachu cherez detali mehanichnoyi pidtrimki teplove viprominyuvannya vid teplishih chastin do bilsh holodnih vtrati zminnogo strumu v providniku pid chas zaryadzhannya i rozryadzhannya nagrivannya vid vvodiv elektrichnoyi energiyi yaki z yednuyut kotushku z sistemoyu peretvorennya energiyi Teploperedacha radiaciyeyu ta za rahunok teploprovidnosti mozhe buti minimizovana shlyahom pravilnogo proektuvannya teplih poverhon Teploperedacha vid vvodiv mozhe buti minimizovana pravilnoyu konstrukciyeyu vvodiv Vtrati zminnogo strumu v providniku zalezhat vid ciklu zaryadzhannya rozryadzhannya konstrukciyi providnika ta potuzhnosti Vitrati na oholodzhennya dlya visokotemperaturnih ta nizkotemperaturnih toroyidalnih kotushok dlya osnovnih temperatur 77 K 20 K ta 4 2 K zbilshuyutsya na poryadok Vitrati viznachayutsya yak elektrichna potuzhnist neobhidna dlya roboti holodilnika Pri zbilshenni kilkosti energiyi u 100 raziv vartist zrostaye lishe u 20 raziv Takozh ekonomiya na oholodzhenni dlya visokotemperaturnih nadprovidnikiv bilshe na 60 70 nizh dlya nizkotemperaturnih nadprovidnikiv VartistVibir mizh visokotemperaturnimi ta nizkotemperaturnimi nadprovidnikami zalezhit vid ekonomichnoyi docilnosti oskilki isnuyut inshi osnovni komponenti sho viznachayut vartist nadprovidnikovogo magnitnogo akumulyatora taki yak providnik sho skladayetsya z nadprovidnika ta midnogo stabilizatora ta detali pidtrimki Voni skladayut bilshu chastinu vartosti Voni povinni ocinyuvatisya z zagalnoyi efektivnosti i vartosti pristroyu Inshi komponenti taki yak vakuumna posudina teploizolyaciya skladayut malu chastinu vitrat u porivnyanni z vartistyu kotushki Ob yednani vitrati na providniki konstrukciyu i holodilnikom dlya toroyidalnih kotushok perevazhayut vartist nadprovidnika Te zh vidnositsya i do kotushok Kotushki z visokotemperaturnih nadprovidnikiv koshtuyut dorozhche u 2 4 razi nizh kotushki z nizkotemperaturnih nadprovidnikiv Vartist providnika perevazhaye sered inshih skladovih u vsih troh vipadkah yaki zazvichaj rozlyadayutsya 2 20 ta 200 MVt god osoblivo vazhliva dlya kotushok malih rozmiriv Principova prichina polyagaye u gustini strumu visokotemperaturnih ta nizkotemperaturnih nadprovidnikiv Kritichnij strum u providniku z visokotemperaturnogo nadprovidnika nizhchij nizh u providniku z nizkotemperaturnogo nadprovidnika pri robochih magnitnih polyah priblizno 5 10 Tl Cherez te sho visokotemperaturni nadprovidniki mayut menshij kritichnij strum nizh nizkotemperaturni potribno bilshe providnikiv dlya tiyeyi zh induktivnosti Tim bilshe vartist visokotemperaturnih nadprovidnikiv visha nizh nizkotemperaturnih Pri zbilshenni yemnosti nadprovidnikovogo magnitnogo akumulyatora vid 2 do 20 i dali do 200 MVt god vartist nizkotemperaturnogo nadprovidnika zrostaye shorazu u 10 raziv na kozhnomu kroci Vartist visokotemperaturnogo nadprovidnika zrostaye povilnishe ale na sogodnishnij den vse she zavisoka Vitrati na mehanichnu konstrukciyu zrostayut rivnomirno u 10 raziv pri zbilshenni yemnosti nadprovidnikovogo magnitnogo akumulyatora vid 2 do 20 i dali do 200 MVt god i dlya visokotemperaturnih ta nizkotemperaturnih nadprovidnikiv Ale vitrati dlya visokotemperaturnih nadprovidnikiv vishi cherez yih menshu stijkist do roztyagnennya keramika ne mozhe vitrimati znachnih napruzhen nizh dlya nizkotemperaturnih takih yak Nb3Ti abo Nb3Sn Takim chinom dlya osoblivo velikih virobiv vartist visokotemperaturnogo nadprovidnika ne mozhe buti kompensovana prostim zmenshennyam rozmiru kotushki u silnomu magnitnomu poli Varto vidznachiti sho vartist holodilnika u vsih vipadkah nastilki mala sho vidsotok ekonomiyi pov yazanij zi znizhennyam vimog do holodilnika pri vishij temperaturi neznachnij Ce oznachaye sho yaksho visokotemperaturnij nadprovidnik pracyuye krashe pri nizkij temperaturi skazhimo 20K to vin zvichajno pracyuvatime pri nij Dlya duzhe malih ustanovok znizhennya vartosti holodilnika bude mati bilsh istotnij pozitivnij vpliv Ochevidno sho yemnist nadprovidnikovih kotushok zrostaye z ob yemom Krim togo maksimalnij diametr toroyidalnogo akumulyatora zavzhdi menshe na visokotemperaturnih nadprovidnikah cherez robotu pri silnishih magnitnih polyah Dlya solenoyidiv visota abo dovzhina i menshe dlya kotushok z visokotemperaturnih nadprovidnikiv ale vse she znachno vishe nizh dlya toroyidalnoyi konstrukciyi cherez slabke zovnishnye magnitne pole Zrostannya pikovogo magnitnogo polya vede do zmenshennya i ob yemu zavdyaki vishij shilnosti energiyi i vartosti zavdyaki zmenshennyu dovzhini providnika kotushki Isnuye optimalne znachennya pikovogo magnitnogo polya blizko 7 Tl Yaksho pole vishe optimalnogo podalshe zmenshennya ob yemu mozhlive z minimalnim zbilshennyam vartosti Mezha do yakoyi pole mozhe buti zbilshene yak pravilo ne ekonomichna a fizichna i vona pov yazana z mozhlivistyu vstanovlennya vnutrishnih nizhok toroyida blizhche odna do odnoyi i pri comu nayavnosti miscya dlya kompensacijnogo cilindra Material nadprovidnika ye osnovnoyu problemoyu nadprovidnikovih magnitnih akumulyatoriv Zusillya z rozrobki nadprovidnikiv spryamovani na zbilshennya kritichnogo strumu ta stijkosti do roztyagnennya pri znizhenni vartosti virobnictva Tehnichni zadachiVmist energiyi v suchasnih nadprovidnikovih magnitnih akumulyatorah yak pravilo duzhe malij Metodi zbilshennya energiyi zapasenoyi v nadprovidnikovih magnitnih akumulyatorah chasto vklyuchayut masshtabuvannya Yak i v inshi zastosuvannya nadprovidnikiv nadprovidnikovi magnitni akumulyatori potrebuyut kriogennih temperatur Nadijna mehanichna konstrukciya zazvichaj potribna shob utrimuvati duzhe veliku silu Lorenca sho utvoryuyetsya u magnitnij kotushci Perevazhayuchoyu ye vartist nadprovidnika a potim v sistemi oholodzhennya ta inshoyi chastini mehanichnoyi konstrukciyi Mehanichna pidtrimka potribna cherez silu Lorenca Rozmir dlya dosyagnennya komercijno prijnyatnoyi yemnosti blizko 1 GVt god 3 6 TDzh ustanovka maye buti kilcem blizko 160 km Vona zazvichaj zobrazhuyetsya kilcem hocha na praktici maye viglyad pryamokutnika zi zaokruglenimi kutami U inshomu vipadku ustanovka potrebuvatime bagato miscya dlya rozmishennya Virobnictvo nadprovidnikovi materiali yak pravilo predstavlyayut soboyu tenditnu keramiku do yakoyi ne mozhut buti zastosovani zvichni metodi virobnictva kabelnoyi produkciyi Tehnologiyi spryamovani na nanesennya tonkih nadprovidnikovih plivok na stabilnij nosij ale zaraz dostupni malenki vidrizki nadprovidnikovih providnikiv Infrastruktura Poki ne vinajdeni nadprovidniki yaki zberigayut nadprovidnist pri kimnatnij temperaturi kilce z nadprovidnika povinne buti zamknene u korpus z ridkim azotom Kritichne magnitne pole u poli vishe pevnoyi mezhi vlastivist nadprovidnosti znikaye Kritichnij strum u zagalnomu vipadku u sistemah energopostachannya namagayutsya maksimizuvati maksimalnij robochij strum Ce robit bud yaki vtrati cherez neefektivnist u sistemi vidnosno neznachnimi Na zhal veliki strumi mozhut generuvati magnitni polya bilsh nizh kritichne pole nadprovidnikiv Pri rozrobci nadprovidnikiv prikladayutsya zusillya shob vitrimati dostatnij strum shob zrobiti komercijnij nadprovidnikovij magnitnij akumulyator ekonomichno zhittyezdatnim Na pochatku isnuvannya tehnologiyi yiyi vikoristannyu zavazhala visoka vartist holodilnikiv Odnak suchasni dosyagnennya zrobili yiyi prijnyatnoyu dlya vikoristannya u komercijnih zastosuvannyah PrimitkiCheung K Y C Cheung S T H Navin De Silvia R G Juvonen M P T Singh R Woo J J Large Scale Energy Storage Systems Imperial College London ISE2 2002 2003 LiteraturaSheahen T P 1994 Introduction to High Temperature Superconductivity Plenum Press New York pp 66 76 78 425 430 433 446 El Wakil M M 1984 Powerplant Technology McGraw Hill pp 685 689 691 695 Wolsky A M 2002 The status and prospects for flywheels and SMES that incorporate HTS Physica C 372 376 pp 1 495 1 499 Hassenzahl W V Applied Superconductivity Superconductivity an enabling technology for 21st century power systems IEEE Transactions on Magnetics pp 1447 1453 Volume 11 Issue 1 Mar 2001 Browne Malcome W New Hunt for Ideal Energy Storage System The New York Times January 6 1988 PosilannyaCost Analysis of Energy Storage Systems for Electric Utility Applications Loyola SMES summary