![Page 1: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/1.jpg)
Nadprzewodnikowe zasobniki energii
(SMES) (SMES) Superconducting Magnetic Energy StorageSuperconducting Magnetic Energy Storage
dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n.
Wydział EAIiEKatedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki
![Page 2: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/2.jpg)
Agenda wystąpienia:
1. Gromadzenie energii w elektroenergetycznych systemach
rozproszonych
2. Nadprzewodnictwo –cechy charakterystyczne,
zastosowania
3. Lewitacja magnetyczna – eksperyment
4. Wiadomości o nadprzewodnikowych zasobnikach energii
5. Współpraca nadprzewodnikowych zasobników energii
z siecią elektroenergetyczną
6. Elektromagnes nadprzewodnikowego zasobnika energii
(„projekt lubelski”)
![Page 3: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/3.jpg)
Jednym z podstawowych wyzwaJednym z podstawowych wyzwa stojstoj cych przed cych przed
gospodarkami wszystkich krajgospodarkami wszystkich krajóów jest zapewnienie w jest zapewnienie
dostatecznej ilodostatecznej ilo ci energii elektrycznej. ci energii elektrycznej.
JednoczeJednocze nie, ze wzglnie, ze wzgl du na podpisanie du na podpisanie
i ratyfikowanie porozumiei ratyfikowanie porozumie mimi dzynarodowych, dzynarodowych,
kaka de pade pa stwo jest zobowistwo jest zobowi zane dozane do ograniczenia ograniczenia
iloilo ci trujci truj cych substancji bcych substancji b dd cych ubocznym cych ubocznym
produktem procesu wytwarzani energii elektrycznej. produktem procesu wytwarzani energii elektrycznej.
W zwiW zwi zku z tym coraz wizku z tym coraz wi kszym kszym
zainteresowaniem cieszzainteresowaniem ciesz sisi odnawialne odnawialne rróódd a a
energii.energii.
![Page 4: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/5.jpg)
Mo na do nich zaliczy :
•energię promieniowania słonecznego,
•energię wiatru,
•energię geotermalną,
•biogaz,
•biomasę.
ODNAWIALNE ODNAWIALNE ŹŹRRÓÓDDŁŁA ENERGIIA ENERGII
![Page 6: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/6.jpg)
Odnawialne źródła energii mogą pracować jako:
• elektrownie, które wyprodukowan energi
elektryczn oddaj do systemu
elektroenergetycznego,
• alternatywne ród a energii, zasilaj ce
wydzielony obwód odbiorczy lub grup
takich obwodów.
ODNAWIALNE ODNAWIALNE ŹŹRRÓÓDDŁŁA ENERGIIA ENERGII
![Page 7: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/7.jpg)
KONCEPCJA NOWEJ SIECIKONCEPCJA NOWEJ SIECI
![Page 8: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Nowa sieNowa siećć umoumoŜŜliwia wspliwia wspóółłpracpracęę z tak z tak dotychczas nietypowymi dotychczas nietypowymi źźrróóddłłami jak panele ami jak panele fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe oraz fotowoltaiczne, turbiny wiatrowe oraz elektrownie wodne. elektrownie wodne. ŹŹrróóddłła te moga te mogąą bybyććumieszczone w budynku mieszkalnym bumieszczone w budynku mieszkalnym bąąddźźuuŜŜytecznoytecznośści publicznej.ci publicznej.
2. Nowa sie2. Nowa siećć miamiałłaby wiaby więększe szanse ksze szanse opanowania kaskadowego rozwoju zdarzeopanowania kaskadowego rozwoju zdarzeńńchociachociaŜŜby na drodze ograniczenia wartoby na drodze ograniczenia wartośści ci mocy, przepmocy, przepłływajywająących przez siecych przez siećć przesyprzesyłłowowąą..
KONCEPCJA NOWEJ SIECIKONCEPCJA NOWEJ SIECI
![Page 9: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/9.jpg)
W technice wykorzystywane s ró ne sposoby
magazynowania energii:
•baterie akumulatorów,
•kompresyjne zasobniki energii,
•elektrownie szczytowo-pompowe,
•kinetyczne zasobniki energii,
•superkondensatory,
•ogniwa paliwowe,
••nadprzewodnikowe zasobniki energiinadprzewodnikowe zasobniki energii.
MAGAZYNOWANIE ENERGII
![Page 10: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/10.jpg)
2011-05-05 10
PIERWSZE ODKRYCIA: KAMERLINGH ONNES
Heike Kamerlingh Onnes na początku XX wieku, pracował w Laboratorium Niskich Temperatur, w Leidzie (Holandia). Zajmowałsię badaniem przewodnictwa metali w niskich temperaturach.
W 1908 roku Kamerlingh Onnes otrzymałskroplony hel (4,2 K).
W 1911 roku podczas badaW 1911 roku podczas badańń rtrtęęci w ci w temperaturach helowych, otrzymatemperaturach helowych, otrzymałłniemierzalnie maniemierzalnie małłe wartoe wartośści oporu, oraz ci oporu, oraz brak wydzielania sibrak wydzielania sięę ciepciepłła przy a przy przepprzepłływie prywie prąądu elektrycznego.du elektrycznego.
W 1913 roku otrzymał nagrodę Nobla za swoje badania.
Heike Kamerlingh Onnes
![Page 11: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/11.jpg)
100 lat 100 lat NADPRZEWODNICTWANADPRZEWODNICTWA
![Page 12: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/12.jpg)
2011-05-05 12
ODKRYCIE KAMERLINGH ONNES’A
Rezystancja rtęci w funkcji temperatury
![Page 13: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/13.jpg)
R
T [K] Tc 1/3 TD 0
Rr
Metal idealnie czysty
Metal rzeczywisty
NADPRZEWODNIK
![Page 14: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/14.jpg)
Pierwsza Pierwsza cecha nadprzewodnikcecha nadprzewodnikóów:w:
ZEROWA REZYSTANCJA ZEROWA REZYSTANCJA (nie ma dyssypacji energii !!)(nie ma dyssypacji energii !!)
![Page 15: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/15.jpg)
Druga Druga cecha nadprzewodnikcecha nadprzewodnikóów:w:
DOSKONADOSKONAŁŁY DIAMAGNETYZMY DIAMAGNETYZM(doskona(doskonałłe ekranowanie e ekranowanie od pod póól magnetycznych)l magnetycznych)
![Page 16: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/16.jpg)
2011-05-05 16
BADANIA MEISSNERA OCHSENFELDA
Nadprzewodnik umieszczony w polu magnetycznym magnesu Nadprzewodnik umieszczony w polu magnetycznym magnesu momoŜŜe unosie unosićć sisięę, lewitowa, lewitowaćć nad magnesem. nad magnesem.
Efekt ten zostaEfekt ten zostałł odkryty przez niemieckich fizykodkryty przez niemieckich fizykóów Waltera w Waltera Meissnera i Roberta Ochsenfelda w 1933 roku Meissnera i Roberta Ochsenfelda w 1933 roku
Walter Meissner
![Page 17: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/17.jpg)
2011-05-05 17
EFEKT MEISSNERA OCHSENFELDA
Efekt Meissnera Ochsenfelda polega na usuwaniu pola magnetycznego z nadprzewodnika, poza cienką warstwą powierzchniową materiału o głębokości λ.
Efekt ten podzielił nadprzewodniki na I i II rodzaju.
Te drugie charakteryzują się tym, Ŝe powyŜej krytycznego pola magnetycznego (HC1) pole magnetyczne moŜe wnikać do objętości nadprzewodnika w postaci nici, pojedynczych fluksonów (tzw. worteksów), z których kaŜda niesie ze sobą kwant strumienia magnetycznego.
Te nici tworzą sieć Abrikosowa w przedziale pólHC1 < Hc < HC2; powyŜej HC2 stan nadprzewodzący jest niszczony.
![Page 18: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/18.jpg)
EFEKT MEISSNERA OCHSENFELDA
![Page 19: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/19.jpg)
EFEKT MEISSNERA OCHSENFELDA
ORDINARY CITY
In an ordinary city roads are running in all directions resulting in the improper, or
distorted, orientation of buildings, which leads to chaos, problems, and violation of
Natural Law in individual life and in society.
IDEAL CITY
In an Ideal City with an ideal Vastu—ideal orientation of buildings—all roads un
North/South, East/West, creating cross-ventilation and enriching city life with the
evolutionary power of Natural Law—creating order
![Page 20: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/20.jpg)
2011-05-05 20
EFEKT MEISSNERA OCHSENFELDA
![Page 21: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/21.jpg)
2011-05-05 21
EFEKT MEISSNERA OCHSENFELDA
NADPRZEWODNIKI II RODZAJU
![Page 22: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/22.jpg)
2011-05-05 22
EFEKT MEISSNERA OCHSENFELDA
Obraz wirów na powierzchni stanu mieszanego w NbSe2
![Page 23: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/23.jpg)
2011-05-05 23
TEORIA BARDEEN’A COOPER’A SCHRIFFER’A
John Bardeen, Leon N. Cooper, John R. Schrieffer
AmerykaAmerykańńscy fizycy w 1957 r opublikowali pierwszscy fizycy w 1957 r opublikowali pierwsząąmikroskopowmikroskopowąą teorie opisujteorie opisująąccąą nadprzewodnictwo, nazwannadprzewodnictwo, nazwanąąteoriteoriąą BCS od inicjaBCS od inicjałłóów autorw autoróów.w.
Za teorie BCS fizycy w 1972 zostali wyrZa teorie BCS fizycy w 1972 zostali wyróóŜŜnieniu nagrodnieniu nagrodąąNobla.Nobla.
![Page 24: Superconducting Magnetic Energy Storage · 2011-05-05 · Superconducting Magnetic Energy Storage dr hab. inŜ. Antoni Cieśla, prof. n. Wydział EAIiE Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022042316/5f051db07e708231d4115830/html5/thumbnails/24.jpg)
2011-05-05 24
TEORIA BARDEENTEORIA BARDEEN’’A COOPERA COOPER’’A SCHRIFFERA SCHRIFFER’’AA
Teoria BCS w oparciu o prawa mechaniki kwantowej, przypisuje eleTeoria BCS w oparciu o prawa mechaniki kwantowej, przypisuje elektronom ktronom wwłłasnoasnośści falowe, stanowici falowe, stanowiąą one zatem zbione zatem zbióór nie czr nie cząąstek, lecz fal elektronowych. Zbistek, lecz fal elektronowych. Zbióór r tych fal w niskiej temperaturze porusza sitych fal w niskiej temperaturze porusza sięę w metalu bez przeszkw metalu bez przeszkóód.d.
Elektrony majElektrony mająące poce połłóówkowe spiny, wkowe spiny, łąłączcząą sisięę w pary (pary Coopera), ukw pary (pary Coopera), ukłład ma ad ma cacałłkowity spin, czyli para Coopera jest bozonem.kowity spin, czyli para Coopera jest bozonem.
Elektrony tworzElektrony tworząące parce paręę Coopera sCoopera sąą opisywane przez funkcje faloweopisywane przez funkcje falowe