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Almacenamiento de energía magnética superconductor (SMES)

1970
Sistema de almacenamiento de energía magnética superconductor en un laboratorio para aplicaciones de física del estado sólido.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Los sistemas de almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES) almacenan energía en el campo magnético creado por el flujo de corriente continua en una bobina superconductora. La energía puede almacenarse indefinidamente siempre que la bobina se mantenga a temperaturas superconductoras, ya que prácticamente no hay pérdida de energía debido a la resistencia eléctrica. La energía almacenada viene dada por [latex]E = \frac{1}{2} L I^2[/latex].

An SMES unit consists of three main parts: a superconducting coil, a power conditioning system (PCS), and a cryogenic refrigerator. The coil is made from a superconducting material (like Niobium-titanium) which, when cooled below its temperatura crítica, has near-zero electrical resistance. A direct current is charged into the coil, creating a strong magnetic field where energy is stored according to the formula [latex]E = frac{1}{2} L I^2[/latex], where L is the coil’s inductance and I is the current. Because the resistance is negligible, the current can circulate perpetually with minimal loss, making the storage highly efficient. The PCS, typically using solid-state inverters/rectifiers, manages the flow of power, converting AC power from the grid to DC for charging the coil, and converting the stored DC energy back to AC for discharge. The entire coil must be maintained at extremely low temperatures (around 4.2 K for low-temperature superconductors) by a criorefrigerador, que representa el principal coste energético continuo. Los sistemas SMES se caracterizan por una eficiencia de ciclo completo extremadamente alta (>95%), un tiempo de respuesta instantáneo (milisegundos) y una vida útil ilimitada. Sin embargo, su densidad energética es relativamente baja y los costes de capital, principalmente para el cable superconductor y el sistema criogénico, son muy elevados, lo que limita su uso a aplicaciones de potencia de alto valor y corta duración.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Física del estado sólido

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Incremental

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • descubrimiento del electromagnetismo por Hans Christian Ørsted (1820)
  • Ley de inducción de Michael Faraday
  • discovery of superconductividad by Heike Kamerlingh onnes (1911)
  • Desarrollo de superconductores de tipo II capaces de transportar altas corrientes en campos magnéticos fuertes

Aplicaciones

  • Mejora de la calidad de la energía y estabilización de la tensión en las redes eléctricas
  • Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) para instalaciones críticas
  • regulación de frecuencia
  • alimentación alta energía experimentos de física

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • high-temperature superconductor (HTS) SMES systems to reduce cooling costs
  • Diseños de bobinas toroidales para confinar el campo magnético y reducir los campos parásitos
  • Micropymes para aplicaciones de calidad de energía distribuida
  • Sistemas híbridos pymes-batería para alta potencia y alta energía
  • Sistemas de carga inalámbrica para pymes para aplicaciones especializadas
  • Integración con sistemas de trenes de levitación magnética (maglev)
  • PYMES para sistemas de energía de naves espaciales y armas de energía pulsada
  • Unidades modulares para pymes para una implementación escalable en la red
  • Capacidades de limitación de corriente de falla mediante tecnología SME
  • Desarrollo de sistemas de protección de extinción para gestionar la transición del estado superconductor al normal
Related to: SMES, superconductivity, magnetic field, energy storage, superconducting coil, criogenia, power quality, high efficiency, inductance, direct current.

Contexto histórico

Almacenamiento de energía magnética superconductor (SMES)

1964
1968
1970
1970
1975
1980
1980
1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1980
1980

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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