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Turbines de vent supraconductrices

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Comme toutes les machines, les grandes turbines de vent impliquent plusieurs différences de technologie.

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Peut-être le plus significatif est le compromis entre les vitesses de rotation rapides exigées par le générateur et les vitesses de rotation lentes requises pour empêcher des dommages de rotor et de lame. Il ? s possible que les bobines de champ supraconductrices feront à cette différence une chose du passé. Si ce n'est pas assez d'un attrait, les supraconducteurs pourraient réduire le coût d'une grande turbine par un ordre de grandeur.

Vitesse de rotation contre la force de champ magnétique

Utilité-mesurez les turbines de vent tournent lentement parce que de grandes lames seraient endommagées par des vitesses de rotation élevées. Un générateur d'induction à C.A. - la sorte a typiquement trouvé dans de grandes turbines de vent - utilisations une bobine de champ dedans de produire d'un champ magnétique relativement faible de rotation. La puissance développée est proportionnelle à la force du champ magnétique et à la vitesse de la rotation. Pour produire la puissance significative avec un champ magnétique faible, l'axe doit tourner très rapidement. Pour résoudre ceci, les concepteurs ajoutent typiquement une boîte de vitesse pour convertir la vitesse lente de rotor en vitesse rapide de générateur. Mais les boîtes de vitesse sont lourdes - jusqu'à 38% d'une turbine ? poids de s - et cher. Les boîtes de vitesse exigent l'entretien régulier et sont source commune d'échec de turbine.

Pour développer plus de puissance avec plus lentes vitesses de rotation - de ce fait éliminant le besoin de boîte de vitesse - un champ magnétique plus fort est exigé. De plus petites turbines - et même quelque utilité-mesurez les turbines - accomplissent ceci en augmentant la taille du générateur elle-même et à l'aide des aimants permanents de terres rares au lieu des bobines de champ. Ceci réduit la turbine coûtée et élimine la complexité et le manque de fiabilité cela ? s inhérent aux boîtes de vitesse, mais doesn ? diminution de t le poids depuis vous ? vitesses marchandes re pour la taille de générateur. Elle se fonde également sur les aimants de terres rares dont la disponibilité à long terme est incertaine.

Champ magnétique fort par des supraconducteurs

Le meilleur des deux mondes est de créer un champ magnétique fort utilisant un petit électro-aimant. Puisque la force du champ magnétique autour d'un enroulement est proportionnelle au courant traversant l'enroulement, de meilleurs conducteurs produisent des champs magnétiques plus forts. Les bobines de champ conventionnelles faites de fil de cuivre perdent presque 10% de leur énergie pour câbler la résistance. Non seulement cette énergie de rebut, il crée également la chaleur, qui résistance d'accroissements plus ultérieurs. Les supraconducteurs n'ont pratiquement aucune résistance, éliminant la perte de puissance et aidant les enroulements pour rester frais.

Une équipe d'ingénieurs à l'université de Wollongong (Australie), menée par Dr. Md Shahriar Hossain, pense que les supraconducteurs peu coûteux peuvent fournir la clef à des turbines plus légères et meilleur marché qui mettent ? t exigent les aimants de terres rares.

D'autres conceptions de turbine ont utilisé les supraconducteurs à basse température, mais ceux exigent de l'hélium liquide de refroidir le matériel aux températures supraconductrices. Dr. Hossain ? la conception proposée de s utilise des supraconducteurs faits en diboride de magnésium (MgB2), un matériel qui réalise la superconductivité aux températures au-dessous de 39K (- 389F, -234C). Ouais, cela ? s toujours tout à fait frais, mais eux ? capable re réaliser les températures supraconductrices utilisant un cryocooler peu coûteux. J'ai interrogé Dr. Hossain au sujet de l'appareil de refroidissement et il a élaboré :

? Le refroidissement des supraconducteurs dans un dispositif est, aucun doute, la cloison la plus provocante. Maintenant des jours, le cryocooler disponible immédiatement est disponible sur le marché. Des cryocoolers à deux étages seront employés pour refroidir les éléments mobiles. Le cryocooler sera actionné à la première phase à 55 K et la seconde étape à 20 K. À 20 K nous avons la densité critique très élevée comparée aux supraconducteurs NOTA:-basés bien établis. Ces cryocoolers fonctionneront avec de l'hélium de gaz de la température ambiante fourni à partir des compresseurs situés du côté stationnaire. L'hélium de gaz entre dans le rotor et retourne par l'accouplement rotatoire dans une boucle bloquée. Le coût de ces arrangement cryogénique sera toujours meilleur marché qu'utilisant le supraconducteur à hautes températures ($25/meter comparé à $1/meter MgB2). Le supraconducteur basé par niobium de basse température peut être bonne option mais seulement le du côté incliné est-il, il peut-il ? t fonctionnent sans hélium liquide qui ira être indisponible très bientôt et devient coûteux (maintenant $25/liter). Beaucoup de compagnies aiment la maison de la Chine Techo-westing, Convertim, GE, Siemens explorent le générateur 10MW utilisant les supraconducteurs de la température de ciel et terre mais ce seront des options très chères de conception. Nous croyons que la densité de courant critique simple, légère, peu coûteuse et élevée à 20 propriétés de K rendent ce supraconducteur très attrayant pour l'industrie. Nous avons effectué notre travail sur la fabrication d'essai de matériaux et de couronne de câble pour le rotor et le redresseur. Nous commencerons le travail de technologie très bientôt avec la compagnie des États-Unis. ?

Le Dr. Hossain et ses collègues ont développé une bobine de champ supraconductrice de petite taille, mais eux ? travail toujours re pour optimiser le matériel. Ils s'attendent à ce que cela continue par 2015, quand ils prévoient d'avoir une conception cela ? s prêt à mesurer vers le haut.

La même puissance pour un dixième du coût

Le laboratoire national d'énergie renouvelable (NREL) estime qu'une turbine de vent adaptée conventionnelle coûte au sujet de $1.5M par mégawatts. Hossain croit qu'une turbine supraconductrice peut être produite pour environ $150k par MW, environ un dixième du coût d'une turbine conventionnelle.

Selon où vous vivez, l'électricité de l'énergie éolienne peut déjà être ou au-dessous derrière le coût de l'électricité des combustibles fossiles ; la réduction du coût d'une turbine par un facteur de dix aura un impact dramatique sur le coût global d'énergie éolienne. Peut-être Bob Dylan avait raison !