Энергоемкость и энергетические потери индуктивного накопителя энергии на основе композитных ВТСП лент

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. сравнение характеристик тороидальной и соленоидальной конфигураций сверхпроводящего индуктивного накопителя энергии, на основе ВТСП CORC® и рейстрек-катушек.

Методы. численный мультифизический анализ СПИН выполнен методом конечных элементов в среде инженерного моделирования Comsol Multiphysics.

Результаты. исходя из полученных результатов для реализации индуктивного накопителя энергии было выбрано использование CORC® кабеля в конфигурации соленоида с отношением плотности транспортного тока к критическому равным 0.7 при температуре кипения жидкого азота.

Заключение. разработанная численная модель позволяет производить расчет энергоемкости и энергетических потерь для СПИН в соленоидальной и тороидальной конфигурациях и может быть применена для разработки индуктивных накопителей на основе ВТСП композитов.

Об авторах

Дмитрий Александрович Александров

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Автор, ответственный за переписку.
Email: cfrfcfrfdima123@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-7383-0094
SPIN-код: 5365-6190

инженер-исследователь

Россия, Москва

Ирина Валерьевна Мартиросян

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Email: mephizic@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2301-1768
SPIN-код: 3368-8809

кандидат физико-математических наук, инженер-исследователь

Россия, Москва

Сергей Владимирович Покровский

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Email: sergeypokrovskii@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3137-4289
SPIN-код: 6643-7817

кандидат физико-математических наук, заведующий научно-исследовательской лаборатории

Россия, Москва

Виктория Витальевна Залеткина

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Email: viktoriazaletkina@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-9854-5028

инженер-исследователь

Россия, Москва

Игорь Анатольевич Руднев

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Email: iarudnev@mephi.ru
ORCID iD: 0000-0002-5438-2548
SPIN-код: 2070-5265

доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник

Россия, Москва

Список литературы

  1. Adetokun BB, Muriithi CM, Ojo JO. Voltage stability analysis and improvement of power system with increased SCIG-based wind system integration. IEEE PES/IAS PowerAfrica. 2020;2020:1–5. doi: 10.1109/PowerAfrica49420.2020.9219803
  2. Adetokun BB, Ojo JO, Muriithi CM. Reactive power-voltage-based voltage instability sensitivity indices for power grid with increasing renewable energy penetration. IEEE Access. 2020;8:85401–85410. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2992194
  3. Amiryar ME, Pullen KR. A review of flywheel energy storage system technologies and their applications. Applied Sciences. 2017;7(2):286. doi: 10.3390/app7030286
  4. Saikia BK. A brief review on supercapacitor energy storage devices and utilization of natural carbon resources as their electrode materials. Fuel. 2020;282:118796. doi: 10.1016/j.fuel.2020.118796
  5. Connolly D. The technical and economic implications of integrating fluctuating renewable energy using energy storage. Renewable energy. 2012;43:47–60.
  6. Wang JS, Zeng Y, Huang H, et.al. The first man-loading high temperature superconducting maglev test vehicle in the world. Physica C. 2002;378–381(1):809–814. doi: 10.1016/S0921-4534(02)01548-4
  7. Song M. 100 kJ/50 kW HTS SMES for micro-grid. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2014;25(3):1–6. doi: 10.1109/TASC.2014.2386345
  8. Mukherjee P, Rao VV. Design and development of high temperature superconducting magnetic energy storage for power applications-A review. Physica C: Superconductivity and its applications. 2019;563:67–73. doi: 10.1016/j.physc.2019.05.001
  9. Ali MH, Wu B, Dougal RA. An overview of SMES applications in power and energy systems. IEEE transactions on sustainable energy. 2010;1(1):38–47. doi: 10.1109/TSTE.2010.2044901
  10. Adetokun BB, Oghorada O, Abubakar SJ. Superconducting magnetic energy storage systems: Prospects and challenges for renewable energy applications. Journal of Energy Storage. 2022;55:105663. doi: 10.1109/TSTE.2010.2044901
  11. Yagotintsev K, Anvar VA, Gao P, et al. AC loss and contact resistance in REBCO CORC®, Roebel, and stacked tape cables. Superconductor science and technology. 2020;33(8):085009. doi: 10.1088/1361-6668/ab97ff
  12. Cardozo NJL, ten Kate HJJ, Dudarev MA. Development of the First ReBCO-CORC Based Racetrack Model Coil. [Student thesis: Master] Eindhoven, 2018.
  13. Yeom HK. Study of cryogenic conduction cooling systems for an HTS SMES. IEEE transactions on applied superconductivity. 2007;17(2):1955–1958. doi: 10.1109/TASC.2007.898491
  14. Molodyk A. Development and large volume production of extremely high current density YBa2Cu3O7 superconducting wires for fusion. Scientific reports. 2021;11(1):2084. doi: 10.1038/s41598-021-81559-z
  15. Zubko VV. Heat transfer simulation to liquid nitrogen from HTS tapes at the overload currents. Physics Procedia. 2015;67:619–624. doi: 10.1016/j.phpro.2015.06.105
  16. Saichi Y, Miyagi D, Tsuda MA. Suitable design method of SMES coil for reducing superconducting wire usage considering maximum magnetic flux density. IEEE transactions on applied superconductivity. 2013:24(3):1–5. doi: 10.1109/TASC.2013.2290279

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальная критическая поверхность

Скачать (130KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Архитектура ВТСП-ленты SuperOx

Скачать (137KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Принципиальная схема CORC® кабеля

Скачать (82KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Принципиальная схема рейстрек-катушки

Скачать (55KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Геометрия анализируемых конфигураций. Слева – СПИН с тороидальной геометрией; Справа – СПИН с соленоидальной геометрией

Скачать (134KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Норма индукции магнитного поля и магнитные линии: a – в соленоидальном СПИН; b – в тороидальном СПИН при рабочем токе 5кА

Скачать (570KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Полные потери в рейстрек и CORC® кабеле в зависимости от плотности тока при 77 К

Скачать (215KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Полные потери в CORC® кабеле в зависимости от плотности тока при различных температурах

Скачать (334KB)
Метаданные

© Александров Д.А., Мартиросян И.В., Покровский С.В., Залеткина В.В., Руднев И.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).