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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].

Une unité SMES se compose de trois éléments principaux : une bobine supraconductrice, un système de conditionnement d'énergie (PCS) et un réfrigérateur cryogénique. La bobine est fabriquée à partir d'un matériau supraconducteur (comme le niobium-titane) qui, lorsqu'il est refroidi en dessous de sa température critique, a une résistance électrique proche de zéro. Un courant continu est injecté dans la bobine, créant un champ magnétique puissant où l'énergie est stockée selon la formule [latex]E = frac{1}{2} L I^2[/latex], où L est l'inductance de la bobine et I le courant. La résistance étant négligeable, le courant peut circuler perpétuellement avec une perte minimale, ce qui rend le stockage très efficace. Le PCS, qui utilise généralement des onduleurs/redresseurs à semi-conducteurs, gère le flux d'énergie, convertissant le courant alternatif du réseau en courant continu pour charger la bobine, et reconvertissant l'énergie continue stockée en courant alternatif pour la décharger. L'ensemble de la bobine doit être maintenu à des températures extrêmement basses (environ 4,2 K pour les supraconducteurs à basse température) par un cryocooler, ce qui représente le principal coût énergétique continu. Les systèmes SMES se caractérisent par une efficacité extrêmement élevée des allers-retours (>95%), un temps de réponse instantané (millisecondes) et une durée de vie illimitée. Cependant, leur densité énergétique est relativement faible et les coûts d'investissement, principalement pour le fil supraconducteur et le système cryogénique, sont très élevés, ce qui limite leur utilisation à des applications de puissance de grande valeur 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
  • découverte de la supraconductivité par 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
  • alimenter des expériences de physique des hautes énergies

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En rapport avec : SMES, supraconductivité, champ magnétique, stockage d'énergie, bobine supraconductrice, cryogénie, qualité de l'énergie, haut rendement, inductance, courant continu.

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)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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