Mevcut altyapıya dayalı olarak, süper iletkenlik teknolojisi, elektrik enerjisinin bazı iletimi ve dağıtımında makul ilerleme kaydetmiştir, ancak bu teknolojinin dezavantajı, kriyojenik soğutma ihtiyacının onu geleneksel teknolojilere kıyasla çok pahalı hale getirmesidir. Bu nedenle, kamu hizmeti şirketleri henüz teknolojiyi benimsememiştir.
Süper iletken jeneratörler ve motorlar, süper iletken arıza akımı sınırlayıcılar, süper iletken transformatörler ve süper iletken manyetik enerji depolama sistemleri gibi süper iletken uygulamaların tümü, elektrik şebekesinde kullanımlarını bulur. Bu sistemler kompakt ve enerji verimlidir. Süper iletken teknolojisinin en büyük dezavantajı, soğutma sistemlerini korumanın maliyetidir. Yüksek sıcaklık (HTS) ve düşük sıcaklık (LTS) süper iletkenlerinde sıcaklığa elektrik direncinin tepkisini gösterir. LTS, sıvı helyum içinde düşük bir sıcaklıkta (yaklaşık 4K) çalışır ve söndürmek için çok az enerji gerektirir.
HTS, yüksek sıcaklık marjına ve ısı kapasitesine sahip süper iletkenlerdir ve yüksek stabilite marjından sorumludurlar. 1986’dan önce, bir süper iletken için en yüksek kritik sıcaklık 23,2 K idi, ta ki Bednors ve Müller La2CuO4La2CuO4 için yaklaşık 30 K’lık bir kritik sıcaklık ölçene kadar. Yüksek sıcaklık süper iletkenlerine örnek olarak Bi2, Sr2 ve CaCu2Ox (iki 2212), Bi2, Sr2, Ca2Cu3Ox (iki 2223) ve YBA2Cu3Ox (Y-123) verilebilir. Genellikle yaklaşık 77 K’da sıvı nitrojen ile soğutulurlar. Ayrıca >23T büyük bir manyetik alana, >300 A/mm2’den yüksek akım yoğunluğuna ve izin verilen yüksek ısı girdisine sahip olduğu bilinmektedir.
İçindekiler
geçerli hata belirteçleri
Güç talebindeki sürekli büyüme, süper iletken arıza akımı sınırlayıcılarına (SFCL) olan ihtiyacı zorunlu kılar. Ağ boyutu ne kadar büyük olursa, hata olasılığı o kadar yüksek olur; Bu, trafolar ve ağdaki diğer makineler gibi güç ekipmanlarının çalışmasını etkiler. Bir arıza durumu sistemin verimini düşürür ve hemen giderilmezse elektrik kesintisine neden olabilir. Ayrıca, bu teknolojinin standardizasyonu henüz olgunlaşmamıştır ve maliyet sorunları nedeniyle pazarlanabilirliği çok düşüktür, ancak bu, büyük faydalarının hafife alınması gerektiği anlamına gelmez.
Birkaç SFCL tasarımı türü vardır, ancak temel tasarım, bir koruma aracı olarak süperiletkenlik ilkesini uygulayarak çalışır. Esas olarak, süper iletken durumda daha dirençli ancak normal durumda daha az dirençli olan bir şönte paralel bağlanmış bir süper iletken malzeme içerir. Süper iletken, bir arıza durumu oluşana kadar sıvı nitrojende sıfır direnç temelinde çalışmaya devam eder; Akım aniden kritik akımın üzerine çıktığında, aşırı akım şönt metalden akar ve ardından süperiletken süperiletkenliğini yeniden kazanır.
FCL süperiletkenliğinin en önemli özelliklerinden biri, yukarı akış alt ağlarını koruma yeteneğidir, yani sistemdeki hem iletim hem de dağıtım ağını koruyabilir. Bu uygulamalar için daha uygundur, çünkü süper iletken olmayan bir FCL’nin alt ağları korumak için önceden belirlenmiş bir konuma sahip olması gerekir. Bu teknoloji, devre kesicileri ve transformatörleri değiştirme ve arızadan sonra ağları ayırma maliyetini azaltır. Söz konusu bileşenler arıza durumunda reaktif hale gelir. SFCL, özel sistemdeki kararlılığı artırır; SFCL, yeni bir trafo satın almak veya daha fazla hacim olduğunda bir devre kesiciyi değiştirmek gibi büyük değişiklikler yapmak yerine, alt ağların bağlanabileceği ağı korur.
Furukawa Güç Kablosu (FEC), gelecekte SFCL’nin birden çok yenilenebilir enerji üreticisine izin veren ve toprak arızası ve toplayıcı devresi arızası gibi şebeke olay riskini ortadan kaldıran bir güç cihazı olmasını bekliyor. (Geniş elektrik şebekesi) Son 10 yılda, Çin’in Gansu Eyaleti, Bayen’de şebekeye 10kV/1.5kA SFCL, 630kVA/10kV/0.4kV HTS trafo, 380V/1.5kA 75m uzunluğunda HTS AC kablosu ve 1 MJ / 0,5 MVA KOBİ. Gelecekte, SFCL’yi ve elektrik şebekesindeki uygulamasını, özellikle SFCL’nin şebeke için koruma işlevi göreceği yenilenebilir enerji uygulamalarında iyileştirmeye yönelik araştırmalar devam etmektedir.
Süper iletken manyetik depolama enerji sistemleri (SMES)
Sürdürülebilir enerji kaynakları düşünüldüğünde, üretilen enerjinin, koşulların en uygun olduğu yoğun dönemlerde, özellikle yenilenebilir enerji üretim tesislerinde depolanmasına ihtiyaç duyulmaktadır. KOBİ’ler, süper iletkenden akan akım tarafından süresiz olarak çevrilen manyetik enerji olarak DC formunda önemli miktarda enerji depolar. SMES, doğru akımı, ağ veri yoluna aktarmaya uygun alternatif akıma dönüştüren transdüser sistemlerine sahiptir, çünkü bu onu diğer depolama cihazlarından daha güvenilir kılar. Süper iletkenlik amacıyla, indüktör seçilir çünkü akım veya endüktans ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla enerji depolanır. Yayıcı denkleminde, indüktör sarımlarının sayısı gücü etkilediğinden, büyüklük tamamen entegredir:
SME sistemi dört bölümden oluşur: süper iletken mıknatıs (SCM), güç koşullandırma sistemi (PCS), kriyojenik sistem (CS) ve kontrol ünitesi (CU). Amerika Birleşik Devletleri’nde bir şebeke üzerinde çalışan küçük ve orta ölçekli işletmeler için ilk süper iletken uygulama, esnek AC iletim sistemiydi. Bonneville Enerji Departmanı 1980’lerde 30 megajoule kullandı. Bu SMB, 1 mega piksele eşdeğer güç iletmek için 1.200 saatin üzerinde çalışıyor. KOBİ’ler tarafından yaygın olarak benimsenen bir mimari, Şekil 7’de gösterilen, gerçek ve reaktif gücü kontrol etme yeteneği nedeniyle seçilen gerilim kaynağı trafosudur (VSC). Bu yetenek, yenilenebilir enerji üretimindeki enerji dalgalanmalarını azaltmak için harika bir araçtır; Bu nedenle daha stabil bir sistemdir. KOBİ’ler, kimyasal reaksiyona dayanan ve ana güç kaynağında elektrik kesintisi olması durumunda yedek enerji kaynağı görevi görebilen pillerin aksine çevre dostudur.
HTS kablosu
Gücü daha az iletim kaybı ile ileten güç kablolarıdır. İki tür HTS kablosu vardır, doğru akım (DC) kablosu ve alternatif akım (AC) kablosu. Şekil 8’de gösterilen HTS kablosundan bahsedersek, bu kablo bir arıza durumunda fazla akımın akmasına izin veren bir bakır çekirdeğe sahiptir; Bu, HTS alanının süper iletken katmanıdır; Yüksek voltajlı elektrik yalıtkanı, yalıtkan, HTS koruma bandı ve bakır koruyucu tel görevi görür. Nitrojen soğutucu, iç kriyostat duvarının içinde akarak sıcaklığı kritik sıcaklığın altına düşürür ve dış koruyucu tabaka tüm düzeneği korur. (HTS AC kablolarını geleneksel bakır kablolarla karşılaştırın]HTS kabloları bakır üzerinden 1kA taşıyan aynı kesitte yaklaşık 2-4kA kök ortalama kare (RMS) gerilimleri taşıyabilir. HTS kablo tasarımının şu anda sınırlı yetenekleri vardır Bu, şu anda sınırlı yeteneklere sahiptir. elektrik kesintisi durumunda Bir güç kaynağı yöntemi sağlamak için ağdaki iki alt ağ arasında daha güvenli bağlantılar sağlar. HTS kabloları hafiftir ve daha yüksek hat şarj akımı nedeniyle artan kapasitif şarj uzunluğuna sahiptir.
Daha yüksek frekanslarda AC kabloları, güç kaynakları ve transformatörler tarafından üretilen AC kayıplarına tabidir; Bu nedenle süper iletken DC kablolar, elektrik iletim ve dağıtım şebekesinin verimliliğini artırır. Süper iletken DC kabloları dört ana bölümden oluşur (a) voltaj yalıtımı, (b) HTS süper iletken bant, (c) soğutmalı kılıf ve (d) soğutucu. Yüksek Gerilim DC (HVDC) kabloların diğer özel avantajları, elektromanyetik olmayan radyasyon yetenekleri, kompakt tasarımları ve çevreye ısı yaymamalarıdır. Bu kablo, doğru akım iletimi gerektiren rüzgar çiftliği ve fotovoltaik enerji üretimi için uygundur. Gelecekte DC kabloları, kentsel alanlarda aşırı yüklenmiş elektrik şebekesinin çözülmesine yardımcı olabilir.
kaynak:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136403211501120X
https://link.springer.com/article/10.1007/s11027-005-9031-4
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]