Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 2/2020 vyšlo
tiskem 12. 2. 2020. V elektronické verzi na webu 12. 3. 2020. 

Téma: Elektrické přístroje; Internet věcí; Zdravotnická technika

Hlavní článek
Monitorování obsazenosti prostor inteligentní budovy

Aktuality

Týmy Formula Student z ČVUT budou mít premiéru na okruhu Formule 1 Yas Marina v Abú Dhabí Týmy mezinárodní soutěže Formula Student z Českého vysokého učení technického v Praze se…

Výstavba 7. bloku JE Tchien-wan s reaktorem VVER-1200 začne už letos Ruská korporace pro atomovou energii Rosatom 20. ledna 2020 uvedla, že výstavbu 7. bloku…

Přístroje ABB pomáhají pěstovat chutná česká rajčata bez pesticidů Dát si v zimě čerstvá zralá rajčata, která by pocházela od lokálních pěstitelů, bylo až…

FOR CITY 2020: Inovace pro města, obce i regiony Jaká inovativní řešení, která pomocí moderních technologií zvýší kvalitu života obyvatel…

Nový elektronický obchod Rosatomu usnadňuje povolování nových jaderných bloků Koncern Rosenergoatom (elektroenergetická divize ruské korporace pro atomovou energii…

Veletrh Light+Building slaví dvacáté narozeniny Přijeďte se podívat do Frankfurtu nad Mohanem. V areálu frankfurtského výstaviště se bude…

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)