Supravodiče pre aplikácie v elektroenergetike

Abstract

Je známym faktom, že vysokoteplotné supravodiče sú materiály, ktoré sú schopné zvýšiť výkon a efektívnosť elektrických zariadení. Širokospektrálna adopcia týchto materiálov v energetike by mala nesporne obrovský impakt na efektívnosť a znamenala by obrovské úspory v spotrebe elektrickej energie. Najjednoduchšie riešenia spočívajú vo vybraných aplikáciách v nahradení klasických cievok cievkami vyrobených s vysokoteplotnej supravodivej pásky. Avšak v reálne existujú vážne bariéry vo širokospektrálnom využívaní supravodičov ako aj vysokoteplotných supravodičov (hlavne YBCO = Ytrium Barium Copper Oxide, BSCOO =Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide) ktorým sa venuje táto práca. Hlavným problémom však nie je potreba chladenia na kryogenické teploty ale stále príliš vysoká cena supravodivých materiálov a priveľa technických špecifickostí, ktoré by mohli znamenať kazovosť zariadení hlavne pri vysokoteplotných supravodičoch. Navyše pri aplikáciách so striedavým prúdom vykazujú aj supravodiče nenulové straty. Z tohto dôvodu treba pristupovať veľmi opatrne k aplikáciám kde sú supravodiče vystavené striedavým magnetickým poliam. Vysokoteplotné supravodiče sú dostupné hlavne ako supravodivé pásky a vyznačujú vysokou mierou magnetickej anizotropie. Magnetické pole pôsobiace kolmo na plochu pásky dokáže spôsobiť pomerne výrazné straty. Dizajn supravodivých zariadení je preto mimoriadne dôležitý aby sa v čo najväčšej miere predišlo zníženiu výkonu supravodiča priamym pôsobením magnetického poľa. Kapacita vedenia prúdu musí byť preto otestovaná aj pre najhorší prípad veľkosti a smeru magnetického poľa, aby sa predišlo prípadnému prepáleniu supravodiča vplyvom preťaženia v danom zariadení. Táto práca sa venuje využitiu vysokoteplotných supravodičov v rôznych aplikáciách v elektroenergetike. Konkrétnejšie aplikáciám vysokoteplotných supravodičov budúcich fúznych reaktoroch, elektrických generátoroch a to hlavne vo veterných turbínach ale tiež v supravodivých rotačníkoch na uskladňovanie energie.