Magnet

Pertama di dunia ketika turbin angin ditingkatkan dengan superkonduktor suhu tinggi

Superkonduktor mendobrak industri energi untuk pertama kalinya setelah turbin angin konvensional yang berfungsi memiliki magnet permanen diganti dengan pita superkonduktor. Saklar ini berarti bahwa dimungkinkan untuk membuat turbin angin yang lebih ringan dan lebih kecil yang tidak terlalu bergantung pada elemen tanah jarang yang mahal. Ini berarti bahwa harga turbin bisa turun dan, pada gilirannya, memangkas biaya energi. seperti yang kita tau, magnet banyak sekali kegunaanya, seperti yang umum di manfaatkan adalah magnet neodymium

Generator turbin angin saat ini menggunakan magnet permanen, seringkali yang neodymium –iron-boron, yang membuatnya menjadi berat. Seperti halnya dinamo sepeda, magnet-magnet ini berputar di dalam gulungan yang mengubah tenaga magnet menjadi listrik. Mereka membutuhkan sejumlah besar logam tanah jarang, yang mahal dan sebagian besar ditambang di satu negara – Cina – yang telah menyebabkan kekhawatiran atas keamanan pasokan .

Generator dapat dibuat dari magnet superkonduktor, namun, menawarkan penghematan yang signifikan dalam ukuran dan berat. “Kita dapat membuat mesin yang akan menghasilkan jumlah daya yang sama untuk sekitar setengah berat dan setengah volume turbin angin biasa,” kata Marc Dhalle , ilmuwan bahan di University of Twente di Belanda. Proyek yang didanai Uni Eropa, EcoSwing , dikoordinasikan oleh perusahaan turbin Denmark Envision.

Gambar menampilkan teknologi energi terbarukan Ecoswing

Generator baru ini berdiameter 4m, 1,5m lebih kecil dari yang konvensional. Itu duduk di dalam turbin 3,6MW 88m tinggi di Thyboron, Denmark.

Pita magnetic

Apa yang baru adalah penggunaan magnet yang terbuat dari pita komposit dengan lapisan superkonduktor keramik: gadolinium -barium-tembaga oksida (GdBaCuO). Lapisan superkonduktor terletak pada pita baja untuk fleksibilitas dan kekuatan. Rekaman itu dibuat oleh Theva di Jerman.

Ketika kelompok awalnya mulai mencoba untuk menempatkan superkonduktor ini pada substrat logam yang fleksibel, orang-orang menganggap mereka – mari kita bersikap sopan – terlalu optimis

MARC DHALLE, UNIVERSITAS TWENTE

Pita superkonduktor juga dilindungi dari keracunan logam oleh lapisan magnesium oksida dan perak . Magnesium oksida juga bertindak sebagai templat untuk struktur kristal yang tepat yang dibutuhkan oleh GdBaCuO. Lapisan tembaga bagian luar menawarkan stabilisasi listrik dan termal. Puluhan kilometer rekaman ini berada di dalam turbin angin baru.

“Ketika kelompok awalnya mulai mencoba untuk menempatkan superkonduktor ini pada substrat logam yang fleksibel, orang-orang menganggap mereka – mari kita bersikap sopan – terlalu optimis,” kata Dhalle. “Banyak detail teknis yang perlu dikuasai, tetapi mereka ternyata visioner.”

Keuntungan sekarang ada di sana. ‘Sebuah generator angin yang menghasilkan daya 1 MW akan mengandung kira-kira satu ton neodymium di dalam magnetnya. Dalam generator kami, kami menggunakan sekitar 1kg gadolinium [tanah jarang], jadi kami menggunakan pesanan yang lebih sedikit dari bahan yang relatif langka dan mahal ini, ‘kata Dhalle. Gadolinium, yang menggantikan neodymium dalam turbin, harganya hanya $ 18,70 / kg (£ 14,50 / kg) gadolinium oksida, dibandingkan dengan $ 45,50 / kg neodymium oksida, menurut Roskill dan Asian Metal.

Cryo-coolers off-the-shelf dari SHI Cryogenics di Inggris, dinginkan superkonduktor hingga -240 ° C. Pendingin ini mirip dengan yang digunakan dalam lemari es biasa, meskipun mereka jauh lebih kuat.

Membayangkan terutama tertarik pada ketahanan pendingin ini. ‘Pendingin ini biasanya digunakan di mesin MRI rumah sakit, yang merupakan lingkungan yang lebih bersih daripada pengalaman turbin angin,’ kata Dhalle. “Membuktikan bahwa mereka kuat dalam turbin yang bekerja adalah kunci.”

  • Siklus test

Genset itu diletakkan di langkahnya di fasilitas pengujian di Bremerhaven di Jerman, dijalankan oleh Fraunhofer Institute, sebelum dikirim bulan lalu ke Denmark. “Proyek ini adalah yang pertama dari jenisnya. Kami pergi dari papan gambar, untuk membangun generator ini dan sekarang mendemonstrasikannya dalam kondisi lapangan, ‘Dhalle menjelaskan.

Magne Runde , peneliti energi di Sintef di Norwegia, setuju bahwa manfaat utama adalah lebih banyak watt per kilogram berat generator. “Orang-orang telah meramalkan pasar besar untuk semua jenis komponen daya superkonduktor seperti kabel, transformator dan bahkan generator selama bertahun-tahun sekarang. Itu belum terwujud, ‘katanya. ‘Industri cenderung enggan menggunakan teknologi yang tidak terbukti. Tetapi jika mereka telah membangun prototipe turbin angin skala penuh, yang merupakan layanan biasa, itu sebuah prestasi. ‘

Ada tiga kelas superkonduktor. Superkonduktor suhu rendah perlu didinginkan di bawah 10K. Ini biasanya paduan logam seperti niobium-titanium, sering digunakan di pemindai MRI rumah sakit, dan membutuhkan pengaturan pendinginan yang sangat mahal. GdBaCuO adalah superkonduktor keramik suhu tinggi, kelas yang mencakup keramik itrium-barium-tembaga oksida atau YBCO, yang superkonduktor sekitar 100K.

Magnesium diboride (MgB 2 ) berada dalam kisaran menengah, superkonduktor pada suhu 39K. ‘Ini sedikit lebih rumit untuk didinginkan dalam turbin angin daripada keramik,’ kata Asger Bech Abrahamsen , pakar energi angin di Technical University of Denmark, yang terlibat dalam proyek InnWind yang menguji coba MgB 2 pada generator yang mungkin suatu hari nanti akan digunakan oleh turbin angin lepas pantai besar. MgB 2 perlu didinginkan di bawah superkonduktor keramik, yang harganya lebih mahal. Ini memiliki keuntungan menjadi lebih murah. MgB 2 berharga beberapa euro per meter, dibandingkan puluhan euro untuk komposit keramik.

Dhalle mengatakan turbin baru dirancang secara konservatif, sedangkan versi berikutnya akan menjadi prototipe yang lebih ramping. ‘Superkonduktor keluar dari menara gadingnya, tempat kami bekerja pada proyek sains besar seperti akselerator partikel di Cern dan magnet besar di fasilitas fusi Iter,’ katanya. “Kami sekarang berada dalam fase di mana material dapat mulai bersaing dengan teknologi yang ada.”,

Leave a Reply