Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2017 vyšlo
tiskem 6. 11. 2017. V elektronické verzi na webu od 27. 11. 2017. 

Téma: Elektrické rozváděče a rozváděčová technika; Točivé elektrické stroje

Hlavní článek
Analýza účinku geometrických charakteristik CFD simulací na teplotní pole sinusového filtru
On-line optimalizácia komutačných uhlov prúdu vo fázach BLDC motora

Aktuality

Největší českou techniku povede i nadále stávající rektor Petr Štěpánek Akademický senát VUT v Brně na dnešním zasedání zvolil kandidáta na funkci rektora pro…

44. Krajský aktiv revizních techniků v Brně Moravský svaz elektrotechniků Vás zve 21. listopadu na 44. KART v Brně.

Soutěž o nejlepší realizovaný projekt KNX instalace Spolek KNX národní skupina České republiky, z. s. vyhlásil soutěž o nejlepší projekt…

Slovensko bude partnerskou zemí MSV 2018 Příští rok se chystají oslavy několika kulatých výročí včetně 100 let od založení…

ABB na MSV 2017 v Brně vystavuje stavební kameny továrny budoucnosti Společnost ABB na Mezinárodním strojírenském veletrhu 2017 v hale G2/30 představuje…

Výroční SIGNAL festival provede diváky po nových trasách i svou historií Festival světla SIGNAL divákům předvede 20 instalací od umělců z České republiky i…

Více aktualit

Supravodivost (4)

číslo 3/2006

Supravodivost (4)

prof. Václav Černý

6. Supravodivé akumulátory elektrické energie

V popředí zájmu energetiky je možnost akumulace elektrické energie v supravodivých akumulátorech SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage, supravodivý akumulátor energie). Základem tohoto zařízení je toroidní supravodivá cívka, kterou protéká velký stejnosměrný proud téměř beze ztrát.

U toroidní cívky v homogenním prostředí s poměrnou permeabilitou mr = 1 lze předpokládat, že proud I procházející touto cívkou vytvoří uvnitř této cívky homogenní magnetické pole.

Pro energii Wm nahromaděnou v objemu V tohoto toroidu platí:

Wm = 0,5HBV (J; A·m–1, T, m3)

neboli

Vztah 1.

kde H je intenzita magnetického pole, B magnetická indukce, µ0 permeabilita vakua, mr poměrná (relativní) permeabilita.

Tab. 3. Projekty SMES 1 až 5,25 GW·h (USA)

Parametr

Hodnota

akumulovaná energie (GW·h)

1

5,5

5,5

5,25

cívka

vysoká

plochá

vysoká

plochá

jmenovitý výkon (MW)

500

500

1 000

výška cívky (m)

54

15

75

19

střední průměr (m)

132

1 568

225

1 000

střední hloubka (m)

200

15

215

uložení

kruhový tunel

ve výkopu

kruhový tunel

maximální indukce (T)

7

9

6,7

stejnosměrný proud (kA)

765

50

100

supravodič

NbTi

NbTi

NbTi

NbTi

teplota (K)

4,4

4,4

4,4

1,8

Pro hustotu nahromaděné energie wm na jednotku objemu plyne z předešlého, že parabolicky závisí na magnetické indukci B:

wm = kB2 (J·m3; T)

kde k je konstanta.

Pro přepočet energie udávané v joulech platí:

1 J = 1 W·s = 2,77778·10–4 W·h

Obr. 1.

Obr. 12. Minimální teoretický objem Vm nutný pro nahromadění energie v závislosti na magnetické indukci B

Energetický význam mají akumulátory umožňující nahromadění energie nad 1 MW·h. Akumulátory s hodnotami do 0,1 MW·h jsou určeny pro regulační účely. V grafu na obr. 12 je vyznačen minimální teoretický objem Vm, který je nutný pro nahromadění energie v závislosti na magnetické indukci B.

Na projektech velkých supravodivých akumulátorů energie začali pracovat ve Spojených státech amerických v roce 1983. Tyto zdroje by měly být uloženy v podzemním kruhovém tunelu a zajišťovat stabilizaci velkých energetických sítí pro průmyslové i vojenské účely. SMES může dodat plný výkon během pouhých dvou period střídavého napětí s frekvencí 60 Hz. V tab. 3 jsou základní parametry projektů SMES 1 až 5,25 GW·h.

Srovnání SMES s jinými systémy akumulace energie
Ze vztahu pro hustotu akumulované energie u SMES

Vztah 2.

vychází při indukci 5 T hustota energie wm = 2,76 kW·h·m–3 a při indukci 10 T wm = 11,06 kW·h·m–3.

U gravitačních systémů, které jsou založeny na přečerpávání vody do polohy s výškovým rozdílem např. 250 m, lze přečerpáním jednoho krychlového metru vody (hmotnost 1 000 kg) akumulovat 250 × 9 810 = 2 452 500 J·m–3, tj. 0,681 kW·h·m–3. Z tohoto hlediska má tedy SMES lepší parametry než gravitační systémy. Naproti tomu ve srovnání s gravitačními systémy by ovšem u SMES opětné najíždění „mrtvé“ sítě vyžadovalo instalaci komplikovaného zařízení a investiční náklady na jednu kilowatthodinu jsou řádově vyšší (ve srovnání s chemickými bateriovými akumulátory více než dvojnásobné). Zdokonalování supravodivých magnetických akumulátorů elektrické energie je z velké části podmíněno pokrokem v technologii supravodičů.

(pokračování)