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Stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES)

1970
Système de stockage d'énergie magnétique supraconducteur en laboratoire pour des applications en physique du solide.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Les systèmes de stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES) stockent l'énergie dans le champ magnétique créé par le flux de courant continu dans une bobine supraconductrice. L'énergie peut être stockée indéfiniment tant que la bobine est maintenue à des températures supraconductrices, car il n'y a pratiquement pas de perte d'énergie due à la résistance électrique. L'énergie stockée est donnée par [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 température critique, 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 cryocoolerCe qui représente le principal coût énergétique continu. Les systèmes SMES se caractérisent par un rendement aller-retour extrêmement élevé (> 95 %), un temps de réponse instantané (de l'ordre de la milliseconde) et une durée de vie illimitée. Cependant, leur densité énergétique est relativement faible et leurs coûts d'investissement, principalement liés au fil supraconducteur et au système cryogénique, sont très élevés, ce qui limite leur utilisation aux applications de forte puissance et de courte durée.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Physique de l'état solide

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Créneau/spécialité

Précurseurs

  • découverte de l'électromagnétisme par Hans Christian Ørsted (1820)
  • La loi d'induction de Michael Faraday
  • discovery of supraconductivité by Heike Kamerlingh onnes (1911)
  • développement de supraconducteurs de type II capables de transporter des courants élevés dans des champs magnétiques puissants

Applications

  • amélioration de la qualité de l'énergie et stabilisation de la tension dans les réseaux électriques
  • alimentations sans interruption (UPS) pour installations critiques
  • régulation de fréquence
  • alimentation haute énergie expériences de physique

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • high-temperature superconductor (HTS) SMES systems to reduce cooling costs
  • conceptions de bobines toroïdales pour confiner le champ magnétique et réduire les champs parasites
  • micro-PME pour les applications de qualité de l'énergie distribuée
  • systèmes hybrides PME-batteries pour haute puissance et haute énergie
  • systèmes de recharge sans fil pour PME pour applications spécialisées
  • intégration avec les systèmes de trains à sustentation magnétique (maglev)
  • PME pour les systèmes d'alimentation des engins spatiaux et les armes à énergie pulsée
  • unités PME modulaires pour un déploiement de réseau évolutif
  • capacités de limitation du courant de défaut grâce à la technologie SME
  • développement de systèmes de protection contre les extinctions pour gérer la transition de l'état supraconducteur à l'état normal
Related to: SMES, superconductivity, magnetic field, energy storage, superconducting coil, cryogénie, power quality, high efficiency, inductance, direct current.

Contexte historique

Stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES)

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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