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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].

Una unidad SMES consta de tres partes principales: una bobina superconductora, un sistema de acondicionamiento de potencia (PCS) y un refrigerador criogénico. La bobina está hecha de un material superconductor (como el niobio-titanio) que, cuando se enfría por debajo de su temperatura crítica, tiene una resistencia eléctrica casi nula. Se carga una corriente continua en la bobina, creando un fuerte campo magnético donde se almacena energía según la fórmula [latex]E = frac{1}{2} L I^2[/latex], donde L es la inductancia de la bobina e I es la corriente. Como la resistencia es despreciable, la corriente puede circular perpetuamente con pérdidas mínimas, lo que hace que el almacenamiento sea muy eficiente. El PCS, que suele utilizar inversores/rectificadores de estado sólido, gestiona el flujo de energía, convirtiendo la CA de la red en CC para cargar la bobina, y convirtiendo la energía CC almacenada de nuevo en CA para descargarla. Toda la bobina debe mantenerse a temperaturas extremadamente bajas (en torno a 4,2 K para los superconductores de baja temperatura) mediante un refrigerador criogénico, lo que representa el principal coste energético continuo. Los sistemas SMES se caracterizan por una eficiencia de ida y vuelta 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 del hilo superconductor y el sistema criogénico, son muy elevados, lo que limita su uso a aplicaciones energéticas 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
  • descubrimiento de la superconductividad por 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
  • Impulsando experimentos de física de alta energía

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: SMES, superconductividad, campo magnético, almacenamiento de energía, bobina superconductora, criogenia, calidad de energía, alta eficiencia, inductancia, corriente continua.

Contexto histórico

Almacenamiento de energía magnética superconductor (SMES)

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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)

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