Cercetari Privind Superconductibilitatea

CAPITOLUL 1

Proprietăți ale stării normale

1.1. Introducere

Acesta se referă la fenomenul de supraconductibilitate, un fenomen caracterizat prin anumite proprieteti electrice, magnetice, precum și alte proprietăți, din care multe vor fi introduse în următoarele capitole. Un material devine supraconductor la o temperatura foarte mică, caracteristică numită temperatura de tranziție supraconductoare Tc, care variază de la valori foarte mici (milligrade sau micrograde) la valori de peste 100 K.

Elementele care devin supraconductoare sunt conductori, dar în starea lor normală nu sunt buni conductori. Conductoarele bune, cum ar fi cuprul, argintul și aurul, nu sunt supraconductori.

Acest capitol va fi de ajutor pentru a ancheta unele proprietăți ale conductorilor normali înainte de a discuta despre supraconductori. Acest lucru ne va permite revizuirea unor materiale de fond și definirea unor termeni care vor fi folosiți în tot textul. Multe dintre proprietățile care vor fi discutate aici sunt modificate din starea normală în starea supraconductoare.

1.2. Realizarea transportului de electroni

Conductivitatea electrică a unui metal poate fi descrisă cel mai simplu din punct de vedere al atomilor constitutivi ai metalului. Atomii în această reprezentare, pierd valența electronilor, cauzând o rețea de fundal de ioni pozitivi, numiți cationi, pentru a forma și delocaliza conducția și de a muta electronii între acești ioni. [7]

Numărul densitate n (electroni/cm3) de electroni de conductie într-un element metalic de densitate pm g/cm3, numărul atomic de masa A (g / mol), și valența Z este dat de:

(1.1)

unde: NA este numărul lui Avogadro.

Tabelul 1.1Caracteristici ale selectării elementului metalic

Tipic, valorile enumerate mai sus sunt de mie de ori mai mari decat cele ale unui gaz la temperatura de cameră și presiune atmosferică.

Cea mai simplă aproximare pe care o putem adopta ca și modalitate de a explica conductivitatea este modelul Drude. În acest model se presupune că electronii de conductie:

nu interacționează cu cationi (aproximatia electronilor liberi) cu excepția cazului când unul dintre ei se ciocnește elastic cu cation care se întâmplă, în medie, de 1/τ timp pe secundă, cu rezultatul că viteza electronilor schimbă brusc direcția lor în mod aleatoriu (aproximatia timpului de relaxare);

menținerea echilibrului termic prin coliziuni, în conformitate cu statistica Maxwell-Boltzmann (approximație statistică clasică);

nu interacționează unele cu altele (approximatie electron-independență).

Acest model prezice multe dintre caracteristicile generale fenomenelor electrice de conducție, dar după cum vom vedea mai târziu, acesta nu ține seama de multe altele, cum ar fi și legea Bloch T5. Mai multe explicații satisfăcătoare de electroni de transport confirmă sau neagă unul sau mai multe dintre aceste aproximări.

Figura 1.1 oferă un exemplu de un simplu potențial, care este negativ în apropiere de ioni pozitivi și zero între ele. Un electron mișcându-se prin zăbrele interacționează înconjurat de ioni pozitivi, care sunt oscilanți în pozițiile lor de echilibru, și denaturează încărcarea care rezultă din această interacțiune propagată de-a lungul zăbrelelor, cauzând distorsiuni în potențialul periodic. [36] Aceste distorsiuni pot influența mișcarea dintre unii electroni, care interacționează cu zăbrele oscilante. Vibrațiile de înmulțire a zăbrelelor sunt numite fononi, astfel încât această interacțiune se numește interacțiuni electro-fononice.

Tabelul 1.2Realizarea transportului de electroni

Figura 1.1 – Potențialul brioșei de staniu are valori negative constante – V0 aproape fiecare ion pozitiv și este zero în regiunea dintre ioni

Vom vedea mai târziu că doi electroni interactionează reciproc prin intermediul fononului, care poate forma stări obligate și rezultă electronii obligați, numite perechi Cooper, deveniți transportatorii de super curent.

Clasica ipoteză statistică este in general înlocuită de către abordarea Sommerfeld. În această abordare electronii au funcția de distribuție, conform statisticilor Fermi Dirac:

(1.2)

în cazul în care kB este constanta lui Boltzmann, iar constanta se numește potențial chimic.

În statistica lui Fermi-Dirac se spune că electronii de conducție care nu interacționează, este constituit un gaz Fermi. Potențialul chimic este energia necesară pentru a elimina un electron din acest gaz sub condițiile de volum constant și entropie constantă. [21]

Aproximatia timpului de relaxare presupune că funcția de distribuție f(v,t) este dependentă de timp și că, atunci când f(v,t) este deranjat de o configurație neechilibrată fcol, coliziunea revine la starea de echilibru f0 cu constanta de timp , în conformitate cu expresia:

(1.3)

De obicei, timpul de relaxare se presupune să fie independent de viteza, care rezultă dintr-o întoarcere simplă exponențială la echilibru:

(1.4)

În sistemele de interes f(v,t) rămâne întotdeauna aproape de configurația sa de echilibru (1.2). O abordare mai sofisticată pentru coliziunea dinamică, face uz de ecuația Boltzmann, și acest lucru este discutat în textele solide de fizica de stare și statistici mecanice.

Este mai realist să se renunțe la apropierea independentă de electroni prin recunoașterea că există o repulsie Coulomb între electroni. În secțiunea ce urmează vom arăta că electronii fac mici interacțiuni de ecranare electron-electron, interacțiune neglijabilă în conductoarele bune. Când o metodă dezvoltată de Landau (1957a, b) este angajată să ia în considerare interacțiunea electron-electron, astfel încât să se asigure o corespondență unu-la-unu între stări membre ale gazului de electroni liberi și cele ale interacțiunii de conducere a sistemului de electroni, electronii sunt pentru a forma un lichid Fermi. [1]

1.3. Potențialul chimic și ecranarea

De regulă, potențialul chimic µ este aproape de energia Fermi EF și conducția de electroni se modifică la viteza vF corespunzătoare energiei cinetice aproape de EF=kBTF.

De obicei, vF ≈ 106 m/s pentru bune conductoare, care este 1/300 viteza luminii; probabil, o zecime la fel de mare în cazul supraconductorilor de temperatură ridicată și compuși A15 în starea lor normală. Dacă luăm τ ca timp dintre coliziuni, drumul liber mediu, sau distanța medie parcursă între coloziuni este:

l =vF τ (1.5)

Pentru aluminiu drumul liber mediu este 1.5×10-8 m la 300 K, 1.3×10-7 m la 77 K, și 6.7×10-4 m la 4.2 K.

Pentru a vedea că interacțiunile între conducția electronilor pot fi neglijabile într-un bun conductor, luăm în considerare situația unui punct de încărcare Q încorporat într-un gaz de electroni liberi neperturbat cu densitate n0. [5] Această încărcare negativă este compensată de o sarcină pozitivă cu un fundal rigid și electronii de localizare se rearanjează până la situația statică când densitatea totală de forță dispare peste tot. În prezența acestei interacțiuni electrostatice slabe electronii constituie un lichid Fermi. Energia liberă F, în prezența unui potențial extern este o funcție locală de densitate n(r) de forma:

(1.6)

unde Ф(r) este potențialul electric din cauza atât încărcării Q cât și încărcării induse de ecranare și F0(n) este energia liberă a unui electron neinteracționat de gaze cu densitate locală n. Luând derivata funcțională a F[n] vom avea:

(1.7)

= µ, (1.8)

unde µ0(r) este potențialul chimic local al gazului de electroni liberi în absența unor încărcări Q și µ este o constantă. La temperatura zero, care este o bună aproximare pentru că T<<TF, potențialul chimic local este:

(1.9)

Rezolvând acest lucru pentru densitatea gazului de electroni, avem

(1.10)

De obicei energia Fermi este mult mai mare decât energia electrostatică, astfel ecuația (1.10) poate fi extinsă cu privire la Ф = 0 pentru a da:

(1.11)

unde n0=[2m µ/h-2]3/2/32. Densitatea indusă de încărcare totală este apoi:

(1.12)

Ecuația lui Poisson pentru potențialul electric poate fi scrisă ca:

(1.13)

în cazul în care distanța caracteristică λsc, numită lungimea de ecranare, este dată de:

(1.14)

Ecuația (1.13) are bine cunoscuta soluție Yukawa:

(1.15)

Rețineți că la distanțe mari potențialul încărcării scade exponențial, și că distanța caracteristică λsc peste care potențialul este apreciabil scade cu densitate de electroni. În conductori buni lungimea de ecranare poate fi destul de scurtă, si acest lucru ne ajută să explicăm de ce interacțiunea dintre electroni este neglijabilă. Ecranarea cauzează lichidul Fermi al conducției de electroni pentru a se comporta ca un gaz Fermi. [27]

1.4. Conductivitatea electrică

Atunci când există o diferență de potențial între două puncte de pe un fir conductor, un câmp electric uniform E este stabilit de-a lungul axei de sârmă. Acest câmp exercită o forță F = -eE care accelerează electronii:

(1.16)

și în timpul t, care este pe ordinea de coliziune timp τ electronii ating o viteza:

(1.17)

Mișcarea de electroni este formată din perioadele succesive de accelerare întreruptă de coliziuni, și în medie, fiecare coliziune reduce viteza electronilor la zero înainte de începerea accelerației următoare. Pentru a obține o expresie pentru densitatea de curent J

J = nevav (1.18)

noi presupunem că vav viteza medie de electroni este dată de ecuația (1.17), asa că obținem

(1.19)

Conductivitatea electrică σ0 este definită de legea lui Ohm,

J = σ0E (1.20)

(1.21)

unde p0 = 1/σ0 este rezistivitatea, deci de la ecuația (1.19) avem:

(1.22)

Deducem din datele din tabelul 1.1, care metale au de obicei rezistivitate la temperatura camerei între 1 și 100 µ cm. Rezistivitatea semiconductoarelor au valori de la 104 – 1015 µ cm, iar pentru izolatori rezistivitatea este în intervalul de la 1020 – 1028 µ cm.

Vedem dintr-o comparație a datelor în coloanele 11 și 12 din Tabelul 1.1 că, pentru elementele metalice coliziunea în timp scade odată cu temperatura, astfel încât conductivitatea electrică scade cu temperatura, acesta din urmă într-un mod aproximativ liniar [32]. Timpul de relaxare τ limitează dependențele de temperatură:

(1.23)

1.4.1. Conductivitatea electrică dependentă de frecvență

Atunci când un camp electric E = E0e-iωt care variază armonios acționează asupra electronilor conductori, ei sunt accelerați periodic în direcțiile înainte și înapoi pentru ca E se inversează la fiecare ciclu. Electronii conductori sunt supuși de asemenea coliziunilor aleatoare cu un timp mediu între coliziuni. Coloziunile, care întrerup oscilațiile periodice de electroni, pot fi luate în considerare prin adăugarea unei frecări de amortizare pe termen p/τ la ecuația (1.16),

(1.24)

unde p = mv este momentul. Momentul are aceasi variație armonică de timp, p = mv0eiωt. Dacă am înlocui acest lucru în ecuația (1.24) și o rezolvăm pentru viteza v0, obținem:

(1.25)

Comparând acesta cu ecuațiile (1.18) și (1.22) cu v0 jucând rolul de vav ne dă conductivitatea dependenta de frecvență:

(1.26)

Acest lucru reduce cazul d.c. la ecuația. (1.22) atunci când frecvența este zero.

Când ωτ << 1, apar multe coliziuni în timpul fiecărui ciclu din câmpul E, și urmează oscilațiile de electroni. Când ωτ >> 1, E oscilează mai rapid decât frecvența de coliziune, ecuația (1.24) nu se mai aplică, și conductivitatea electrică devine predominant imaginară, ceea ce corespunde la o impedanță reactivă. Pentru frecvențele foarte înalte, rata de coliziune devine nesemnificativă și gazul de electroni se comporta ca o plasmă. Fenomenele de unde electromagnetice pot fi descrise în termeni de constantă dielectrică dependenta de frecvență ε(ω),

(1.27)

unde ωp este frecvența plasmei,

Astfel ωp este frecvența caracteristică a conductei plasmatice de electroni sub care constanta dielectrică este negativă, astfel undele electromagnetice de mai sus sunt pozitive, nu pot propaga și este posibila raspandirea. Ca urmare, metalele sunt opace atunci când ω< ωp și transparente atunci când ω> ωp. Unele frecvențe tipice de plasmă ωp/ 2π sunt enumerate în Tablul 1.1. De asemenea, lungimile de undă a plasmei sunt definite de setare λp = 2πc/ωp. [2]

1.5. Interacțiunea electron – fonon

Vom vedea mai târziu în text mecanismul pentru majoritatea supraconductorilor responsabili pentru formarea unor perechi Cooper de electroni, care transportă supercurent, care este interacțiunea electron-fonon. În cazul unor metale normale, vibratiile termice poate perturba periodicitatea zăbrelelor. Din cauza acestor interacțiuni dintre fononi și electronii de conducție, acestea din urma se risipesc.

La zero absolut conductivitatea electrică în metale se datorează prezenței impurității, defecte, și deviații ale ionilor pozitivi din fondul latic în condiție de periodicitate perfectă. La temperaturi finite dar scăzute, T <<D, știm din ecuația (1.23) că rata de împrăștiere 1 /τ este proporțională la T3. La temperaturi mai mici împrăștierea în direcția înainte tinde să domine, iar acest lucru introduce un alt factor T2, determinând legea Bloch T5,

σ ≈ T-5 T <<D (1.29)

care a fost observat experimental pentru multe metale. [35]

1.6. Rezistivitatea

Electronii se deplasează prin intermediul unui conductor metalic, de asemenea sunt împrăștiați nu numai de fononi ci și de defectele zăbrelelor, impuritatea atomilor, și alte imperfecțiuni ale zăbrelelor. Aceste impurități produc o contribuție independentă de temperatură, care plasează o limită superioară globală de conductivitate electrică totală a metalului.

Potrivit regulii lui Matthiessen, conductivitatea ce decurge din impurități și contribuțiile fononice se adaugă ca reciproce; rezistivitatea lor individuală p0 și pph, se adaugă pentru a da rezistivitatea totală

p(T)=p0+pph (1.30)

Am notat mai devreme că termenul fonon pph(T) este proporțional cu temperatura T la temperaturile mari și cu T5, prin intermediul legii Bloch (1.29) la temperaturi scăzute. Aceasta înseamnă că, mai sus de temperatura camerei, contribuția impuritatilor este neglijabilă, astfel încât rezistivitatea din elemente metalice este de aproximativ proporțională cu temperatura:

(1.31)

La temperaturi scăzute mult sub temperatura Debye, legea Bloch T5 se aplică pentru a da:

p(T)=p0+AT5 T <<D (1.32)

Rezistivitățile tipice la temperatura camerei sunt 1.5 – 2µ cm pentru conductoare foarte bune (de exemplu Cu), 10 – 100 pentru conductoare normale, 300 la 10.000 materiale supraconductoare de înaltă temperatură, 104 – 1015 pentru semiconductori, și 1020 – 1028 pentru cele izolatoare.

Vedem din ecuațiile (1.31) și (1.32) care metale au un coeficient pozitiv de temperatură de rezistivitate, care este motivul pentru care metalele devin conductori mai buni la temperaturi joase. În schimb, rezistivitatea unui semiconductor are un coeficient de temperatură negativă, astfel încât aceasta crește odată cu scăderea temperaturii. Aceasta se produce din cauza scăderii numărului de purtători de sarcină mobili care rezultă din întoarcerea electronilor excitati termic la starea lor de la baza atomului donator sau în banda de valență. [30]

1.7. Conductivitatea termică

Atunci când un gradient de temperatură există într-un metal, mișcarea electronilor de conducție realizează transportul de energie termică (sub forma de energie cinetică) dinspre zonele calde către cele reci. În cazul conductorilor buni cum ar fi cuprul și argintul acest transport implică procese identice de ciocniri fononice care sunt responsabile pentru transportul de sarcină electrică. [41] Prin urmare aceste metale tind să aibă aceeași timpi de relaxare termică și electrică la temperatura camerei. Raportul Kth/σT în care apar ambele conductivități (termică și electrică) (a se vedea tabelul1.1 pentru diferite elemente metalice), are o valoare aproximativ dublă comparativ cu cea prezisa de legea Wiedermann si Franz de legea Wiedermann și Franz,

(1.33)

=1.11 × 10-8 WΩ/K2 (1.34)

unde constanta universala 3/2 (kB/e)2 se numește numarul Lorenz [24].

1.8. Căldura specifică electronică

Căldura specifică C a unui material este definită ca variație a energiei interne U cauzată de o schimbare a temperaturii.

(1.35)

Noi nu vom face o distincție între căldura specifică la volum constant și caldura specifică la presiune constantă, deoarece pentru solide aceste două proprietăți sunt aproape imposibil de diferențiat. De obicei, căldura specifică este măsurată prin determinarea de caldură introdusă dQ necesară pentru a ridica temperatura materialului cu o cantitate anumită notată dT

dQ = CdT (1.36)

În această secțiune, vom deduce contribuția electronilor de conducere la caldura specifică, iar în secțiunea următoare vom aprofunda vibrațiile zăbrelelor sau participarea fononica. Primul se poate aprecia doar la temperaturi scăzute, iar cel din urmă domină la temperatura camerei.

Contribuția electronilor conductori la caldura specifică Ce este dată de derivati dEτ/dt. Integrarea ecuatiei 1.35 este oarecum complicată, astfel de diferențiere nu este usor de facut. Lucrările din fizica stării solide reușesc o evaluare aproximativă a acestei integrale, dând formula:

Ce = γT (1.37)

în care γ este constanta Sommerfield și reprezintă căldura specifică electronica în stare normală; această constantă este definita prin formula:

(1.38)

Aceasta oferă o modalitate de a evalua experimental densitatea de stări la nivelul Fermi. [38]

1.8.1. Căldura specifică fononică

Atomii unui solid sunt într-o stare de continuă vibrație. Aceste vibrații, numite moduri fononice, constituie principala contribuție la căldura specifică. În modelele de solide vibrante atomii alăturati sunt descriși ca fiind legați împreună prin resorturi. In cazul unei structuri unidimensionale diatomice, care este o alternanță de atomi mari și mici cu masa ms respectiv m1, exista modul de frecvență joasă în care două tipuri de atomi vibrează în faze numit mod acustic(A) și modul de frecvență înaltă, numit mod optic în care atomii vibreaza aritmic. [4] Vibrațiile pot fi de asemenea longitudinale (de-a lungul liniei de atomi) și transverse (perpendiculare pe linia de atomi ), după cum este explicat în lucrările de fizică a solidelor. În mod convențional aceste vibrații se descriu în spațiul k, fiecare mod de vibrație având energia E = hω. Functia de distributie Planck aplică formula

(1.39)

unde minus unu la numitor indică că numai nivelul de vibrație al solului este ocupat la zero absolut. Nu există nici potential chimic deoarece numarul de fononi nu se conservă.

Numărul total de moduri vibraționale acustice pe unitatea de volum N este calculat ca în ecuația (1.39) cu factorul 2 omis, deoarece nu există nici un spin:

(1.40)

unde L3 este volumul de cristal și kD este valoarea maximă permisă de k. În modelul Debye, viteza sunetului v se presupune a fi izotropică (vx=vy=vz) și independent de frecvență

(1.41)

Scriind ωd=vkD și introducând această expresie in ecuatia 1.40 rezultă pentru densitatea modului vibrațional n=N/L3

(1.42)

unde frecvența maximă admisă ωd se numeste frecventa Debye.

Densitatea de stări pe unitatea de volum Dph(ω)=dn/dω este:

(1.43)

și energia totală vibrațională Eph obținută prin integrarea modului fononic de energie hω potrivit densității de stări asupra funcției de distribuție.

(1.44)

Caldura specifică vibrațională sau fononica Cph=dEph/dT se găsește prin diferențierea ecuatiei 1.44 cu respectarea temperaturii.

(1.45)

Căldura specifică molară are urmatoarele limite maxime și minime de temperatură:

T << (1.45a)

T >> (1.45b)

cu mult sub și cu mult peste temperatura Debye

(1.46)

Deoarece la temperaturi scăzute, un metal are o componentă de caldură specifică electronică care este lineară cu temperatura și o componentă de caldură fonica care este cubică de temperatură cele două forme pot fi evidențiate experimental prin expunerea Cexp/T versus T2, [32] unde

(1.47)

Materiale cu un sistem pe două niveluri, în care atât starea bazală cât și starea excitată sunt degenerate, pot expune o extra contribuție la căldura specifică, numită parametrul Schottky. Această contribuție depinde de spațiul energetic Esch dintre starea bazală și cea excitată. [26]

1.9. Câmpurile electromagnetice

Înainte de a discuta proprietățile magnetice ale conductorilor va fi de ajutor să vorbim câteva cuvinte despre câmpurile electromagnetice și de a nota câteva din ecuațiile de bază ale electromagnetismului deoarece ulterior se vor face referiri la ele.

Acestea includ cele două ecuații omogene ale lui Maxwell:

(1.48)

(1.49)

și două ecuații ne-omogene:

(1.50)

(1.51)

unde și J se referă la densitatea de sarcină liberă respectiv densitatea de curent liber. Despre cele două densități se spune că sunt libere, deoarece nici una din ele nu apare ca urmare a reacției de mediu la aplicarea de câmpuri, încărcături sau curenți externi. [17] Câmpurile B si H, respectiv E și D sunt legate prin enunțurile:

(1.52)

(1.53)

în care mediul este caracterizat prin permeabilitate și permitivitate , iar și sunt valorile corespunzatoare spațiului liber.

Desigur, acestea sunt formule SI. Când sunt utilizate unități cgs, și factorul 4π trebuie inserat înaintea lui M si P.

Câmpul electric fundamental (E) și câmpul magnetic fundamental (B) sunt câmpurile care intră în legea forței Lorentz:

(1.54)

care definește forța F ce acționează asupra sarcinii q în mișcare cu viteza v într-o zonă care conține câmpurile E și B. Așa că B și E sunt câmpurile electrice și magnetice măsurate macroscopic. Uneori B se numește inducție magnetică sau densitatea fluxului magnetic.

În mod uzual ecuatia (1.60) se scrie în legătură cu câmpul fundamental B utilizând ecuația (1.52):

(1.55)

unde dislocarea raportului ∂D/∂t este neglijabilă pentru conductori și supraconductori și astfel este omis frecvent. Prin reactia mediului la aplicarea unui câmp magnetic se produce densitatea curentului de magnetizare care poate fi destul de mare la supraconductori. [6]

1.10. Susceptibilitatea magnetică

În mod uzual ecuația (1.55) se exprimă în funcție de susceptibilitatea magnetică adimensionala χ:

(1.56)

pentru a da:

unitati SI (1.57a)

unitati cgs (1.57b)

Tabelul 1.3 cgs Susceptibilitatea molară (χcgs) și dimensiunile SI,

Susceptibilitatea volumică (χ) a mai multor materiale

Susceptibilitatea χ este ușor negativă pentru diamagneți, ușor pozitivă pentru paramagneți și intens pozitivă pentru feromagneți. Elementele care sunt bune conductoare au susceptibilitatea mică, uneori ușor negativă (ex. Cu) alteori ușor pozitiva (ex. Na) cum se poate vedea în tabelul 1.3. Compușii anorganici nonmagnetici sunt diamagneți slabi (ex.NaCl), în timp ce compușii magnetici care conțin ioni de tranziție pot fi mult mai puternici paramagneti (ex.CuCl2). [3]

Magnetizarea în ecuația (1.69) este momentul magnetic pe unitate de volum, și susceptibilitatea definită de această expresie este adimensională. Susceptibilitatea materialului încarcat cu ioni magnetici este proporțională cu concentrația ionilor în material. În general, cercetările care studiază proprietățile acestor materiale sunt mult mai interesate de proprietățile ionilor decât de proprietățile materialelor care conțin acești ioni. Pentru a ține cont de acest fapt se obișnuiește să se foloseasca susceptibilitatea molară χM, care în sistemul SI se exprimă în unități m3 per mol.

Este arătat în lucrarile de fizica stării solide (De exemplu, Ashcroft și Mermin, 1976; Burns, 1985; Kittel, 1976) că un material care conține ioni paramagnetici cu momente magnetice μ care devin magnetici – comandați la temperaturi joase, au o susceptibilitate magnetică de înaltă temperatură supusă legii Curie-Weiss:

(1.58a)

(1.58b)

unde n este concentrația de ioni paramagnetici și C=constanta Curie.

Pentru un ion pamântean rar cu moment angular Jh putem scrie:

(1.59)

unde J=L+S este suma contribuțiilor orbital(L) și spinal(S), μB=eh/2m este magnetronul Bohr, iar Landé g factorul adimensional este:

(1.60)

Pentru prima serie de ioni de tranzitie momentul cinetic orbital Lh se stinge,ceea ce inseamna ca este decuplat de momentul cinetic spinal si devine masurat de-a lungul directiei cimpului cristalin electric. [20]

Pentru temperaturi foarte joase, câmpuri magnetice înalte, și materiale foarte pure există un termen de corecție diamagnetică adițională notată XLandau și denumită diamagnetism Landau, care rezultă din interacțiunea electronică orbitală cu câmpul magnetic. Pentru electronii liberi această corecție are valoarea:

(1.61)

În prepararea tabelului 1.3 valorile adimensionale SI ale χ listate în coloana 5, au fost calculate din valorile cunoscute ale susceptibilitatii molare cgs, XMcgs, exprimat în unități de cm3 per mol, folosind formula:

(1.62)

Unde ρm este densitatea în g per cm3 și MW este masa moleculară în g per mol.

Unii autori raportează susceptibilitatea per unitatea de masă dată în emu/g, ceea ce noi numim χgcgs. Acesta din urmă depinde de χ adimensională în expresia: [40]

(1.63)

CAPITOLUL 2

Echipamente supraconductoare

Technology  Watch  2012

Actualizare tehnica, Decembrie 2012

Multumiri

Urmatoarele organizatii au pregatit acest raport

Electric  Power  Research  Institute  (EPRI)  

1300  West  W.T.  Harris  Blvd.  

Charlotte,  NC  28262  

Cercetator principal

S.  Eckroad  

Acest raport descris, cercetare sponsorizat de EPRI. EPRI ar dori să recunoască

sprijinul următoarelor persoane și organizații în pregătirea acestui raport (în ordine alfabetică):

Alan  Lauder,  Coalitia de Aplicatii Comerciale de Supraconductoare (CCAS)  

Alan  Wolsky,  Laboratorul National Argonne

AMSC  

Bruker-­EST  

Organizatia Europeana  pentru Cercetare Nucleara  (CERN)  

Compania Federala Grila de Siatemul de Sistem Electric Unificat  (FGC  UES)  (Rusia)  

Furukawa/SuperPower  

Innopower,  Inc.  

Institutul pentru Studii Avansate de Durabilitate IASS)  

Institutul de Inginerie Electrică, Academia de Știință Chineză  (IEE  CAS)  

Institutul de Cercetare Electrotehnolegică Coreea  (KERI)  

Nexans  Superconductor  

Cercetare Privind Sistemul de Energie  S.p.A.  (RSE)  (Milan,  Italy)  

Russian  Scientific  R&D  Cable  Institute  (VIINKP)  

Sumitomo  Electric  

Shanghai  Jiao  Tong  University  

Superconductor  Week  

Această publicație este un document corporativ care ar trebui să fie citate în literatura de specialitate în următoarele manieră:

Superconducting Power Equipment:. Tehnology Watch 2012 EPRI, Palo Alto, CA: 2012.

1024190.

Abstract

Cererea de a transporta cantități mari de energie din surse regenerabile din proiecte eoliene,solare sau hidro,în locații de la distanță la centrele de consum a populației,este în creștere în toată lumea.Îmbunătățirea eficienței și capacitatea de putere mai mare,pe care cablurile supraconductoare le oferă în această aplicație,continuă să atragă interesul.În Statele Unite,proiectul de interconectare ”Tres Amigas”,care relatărilor,va folosi în cele din urmă supraconductori dc,este,în parte, motivat de necesitatea de a transporta energie eoliana din vest în est.Interesul de cabluri supraconductoare dc pentru transferul pe distanțe lungi de energie din surse regenerabile în vrac sau pentru aplicații speciale,precum controlul fluxului de energie,continuă să crească la nivel cu activități continue în Germania,Rusia,China,Japonia și Coreea.Cabluri supraconductoare dc de laborator sunt în funcțiune la Universitatea Chubu în Japonia din 2006. Un cablusuperconductor comercial de curent continuueste în funcțiune în China de aproape doi ani. Programe inițiate în 2011,pentru a demonstra și,în cele din urmă,să pună în aplicare cabluri-grilă supraconductoare dc de curent continuu în Germania, Rusia, Coreea au continuat în 2012.

Complexele din mediul urban se confruntă cu o combinație de probleme care continuă să facă atractiv retehnologizarea cablurilor de transmisie de curent alternativ subterane existente,cu cabluri de curent alternativ supraconductor.Confluența creșterii sarcinii urbane prin creșterea electrificării,costul în creștere al imobiliarului urban și lipsa de spațiu pentru substațiile de înaltă tensiune,precum și nevoia tot mai mare de a întări rețeaua împotriva întreruperilor făcute de om sau natural,în putere pentru sarcini critice,reprezintă provocări pentru planificatorii de distribuție a energiei electrice. Cablurile supraconductoare pot ajuta prin aducerea de alimentare în centrele urbane, la tensiuni mai mici, eliminând necesitatea substațiilor de înaltă tensiune.Combinat cu limitatoare de curent continuu,ele pot interconecta și substații urbane pe partea de distribuție de transformatoare, ceea ce duce la un sistem de putere mai robust.Proiectul de reper ”AmpaCity”,in curs de desfășurare în orașul Eseen,Germania,ilustrează acest potențial.

Nevoia de limitatoare de curent de defect continuă, atât pentru companiile de utilități care se confruntă cu o creștere de sarcină neprevăzută în unele părți ale rețelei,cât și pentru producătorii independenți de energie care doresc să se interconecteze cu rețeaua în locații care nu pot susține creșterea contribuțiilor la curent de defect.Deși au existat unele realinieri cât și / sau plecări în rândul dezvoltatorilor de limitatoare de curent de defect supraconductoare, s-au făcut progrese față de oferte comerciale robuste.AMSC a anunțat un parteneriat cu Nexans Superconductors să comercializeze limitatoarele de curent de defect la tensiune medie,pe bază de cabluri,utilizând cablyri AMSC în Statele Unite,după o serie de proiecte de success din Europa.Varian a anuntat disponibilitatea unui dispozitiv de înaltă tensiune, cât și un limitator de curent supraconductor de 220 kV,care a fost instalat într-o substație în Tianjin, China, în acest an.

Acest raport oferă actualizări cu privire la supraconductoare noi și continue,la fel și proiecte de limitatoare de curent de defect din întreaga lume. Actualizările sunt organizate prin inițiativă națională, cu focalizarea asupra rezultatelor din 2012, completate printr-o scurtă trecere în revistă a activității înainte de 2012.

Cuvinte cheie

Criogenie

Supraconductibilitate de temperatură ridicată (HTS)

Cabluri supraconductoare

Limitatoare de curent de defect

Transformatoare supraconducoare

Supraconductori

2.1 Introducere

Comentarii generale

Acest raport este ediția 2012 a unui proiect anual de Technology Watch, finanțat prin programul EPRI în Supraconductibilitate.Raportul fiecărui an are anumite lucruri în comun, precum și unele diferențe.Edițiile anterioare au avut secțiuni speciale pe bază de cabluri supraconductoare, criogenie, cercetare dielectrică, etc.În general, rapoartele  acoperă o nouă activitate în ultimul an, fie sub forma unei actualizări pe proiecte raportate anterior sau pe proiecte noi inițiate sau raportate. Anexe rezuma detalii cheie privind proiectele din intreaga lume. Odată cu creșterea numărului de proiecte la nivel mondial a devenit necesar să se concentreze doar pe proiecte pentru care s-au înregistrat evoluții semnificative. Unele proiecte care au fost raportate în edițiile anterioare ale acestui raport nu sunt incluse în raportul curent.Astfel, în cazul în care un proiect cunoscut nu se găsește în această ediție este probabil să fi fost într-un raport anterior. (Vezi Anexa F pentru o listă completă a rapoartelor EPRI despre supraconductibilitate, toate care sunt la dispoziția publicului.)Raportul 2011, a oferit un studiu destul de complet a tuturor echipamentelor de putere supraconductoare: cabluri, limitatoare de curent de defect, transformatoare, de stocare a energiei, și substații.Raportul din acest an se concentrează mult mai precis pe cabluri și limitatoare de curent de defect, acestea fiind  domenii de activitate considerabile. Trei caracteristici importante supraconductoare oferă beneficii rețelelelor de transport și sistemelor de distribuție a energiei electrice.În primul rând, densitatea  extrem de mare de curent disponibil în materiale supraconductoare permite dispozitivelor să fie mai mici și mai ușoare decât omoloagele lor convenționale.În al doilea rând, rezistivitatea zero, care este o caracteristică a tuturor supraconductorilor, reduce pierderile în cele mai multe dispozitive, astfel încât acestea pot fi mai eficiente decât sistemele convenționale.În al treilea rând, supraconductorii suferă o schimbare bruscă de la faza supraconductoare la starea normală, care pot fi utilizați pentru a produce schimbări dramatice în impedanță într-o fracțiune de secundă.Aceste caracteristici continuă să atragă atenția de la inițiativele,producătorii și utilitățile guvernamentale și de cercetare industrial.

Accentul pus în evoluția supraconductoare față de cablu și Limitarea curentului de defect reflectă barierele tehnologice mai mici la comercializare, în aceste aplicații. Acest raport oferă o acoperire extinsă asupra evoluției continue de la demonstrație la aplicații comerciale în cablul supraconductoare și în domeniile limitatoarelor de curent de defect.

Investiții semnificative la nivel mondial în producția de energie din surse regenerabile reflectă preocupările legate de mediu și de preț în rândul consumatorilor. Această investiție a produs un interes în consecință, transportul de cantități mari de energie pe distanțe lungi din locații la distanță, cu generatoare eoliene, solare și hidro la centrele consumatoare de sarcină.Tehnologii de cabluri supraconductoare (în special cabluri de curent continuu) oferă eficiență și în aceste sisteme mari de transfer de putere. Creșterea interesului  și dezvoltarea de proiecte folosind un cablu de curent continuu supraconductoare, de asemenea, continuă să primească o acoperire în acest raport.

Oraganizarea Raportului

Acest raport este format din cinci capitole și șase anexe. Capitolul doi este prezintă o actualizare privind tehnologia  cablurilor supraconductoare de alimentare.Capitolul trei reflectă cercetarea supraconductorilor limitatoarelor de curent de defect  , și activități demonstrative și de dezvoltare. În ambele capitole, materialul este organizat de către regiuni ale lumii: America, Asia, și Europa. În cadrul acestor trei regiuni majore, sunt prezentate subsecțiuni în funcție de țară. În general, noi proiecte (dacă este cazul) din fiecare țară sunt descrise în primul rând, urmate de actualizate cu privire la proiecte raportate anterior..

Capitolul patru oferă concluzii. Capitolul cinci conține referințe. Rețineți că există, de asemenea, mai multe note de subsol la textul din capitolele doi și trei, care să furnizeze informații sursă..

Proiectele.Aceste anexe sunt aranjate în funcție de țară sau regiuni ale lumii. În cadrul fiecăror tabele cu anexe pentru cabluri HTS sunt prezentate prima dată, urmate de mese pentru limitatoare de curent de defect .Prezentate sub formă de tabel, proiectele sunt prezentate într-un mod comparativ, care va permite cititorilor interesați să găsească rapid exemple adecvate, pe care s-ar putea să  dorescă să le caute în continuare.Unele proiecte raportate anterior și care nu mai sunt active, au fost eliminate din aceste tabele pentru a păstra informațiile compacte (cititorul trebuie să se refere la rapoartele anteriore de pe ”Televiosion Watch” pentru proiectele  care au fost eliminate din tabelele din anexe). Tabelele conțin, de asemenea, referiri la materialul de  sursă suplimentară.

Anexa E este un glosar de termeni si Anexa F este o listă de rapoarte curente ale EPRI privind supraconductibilitatea. Cele mai multe dintre rapoartele menționate în Anexa F sunt la dispoziția publicului, la nici un cost.

2.2 Cabluri de alimentare supraconductoare

Activități în America

În 2012 nu au existat proiecte noi de cabluri supraconductoare. Noi oferim actualizări de pe patru proiecte curente ce se pot regăsi mai jos. În plus, sunt prezentate unele rezultate de laborator și de cercetare instituțională de către Centrul pentru Sisteme de Putere Avansate (CAPS), de la Universitatea de Stat din Florida, și de Institutul de Cercetare a Curentului Electric.

Curentul electric american – Proiectul de Cabluri Columbus – Actualizare

Sistemul de cabluri lung de 200 m, de 13,2 kv, MVA HTS Triax@ instalat de Energia Electrică Americană, de la substația Bixby din Columbia, stat Ohio, are cel mai lung record operațional de rețea conectată de sisteme de cabluri HTS în SUA. Comandate în august 2006, cablurile Columbus au functionat timp de șase luni și mai mult de atât, obținându-se 33.000 de ore de funcționalitate și transmitere cu succes a energiei electrice în procentaj de până la 90% (2700 amperi) față de randamentul său previzionat.

Sistemul de cabluri HTS Triax generează o legătură de transformare internă între al doilea transformator de 138 kV/13.2 kV și al substației de 13.2 kV; acesta transportă întreaga încărcătură de putere al substației pentru toți consumatorii care se alimentează de la subsatția din Bixby. Figura 2.1. ilustrează o secșiune încrucișată a design-ului unic al cablurilor Triax, în care toate cele 3 faze ale electricității sunt înfășurate concentric în jurul unei axe comune, rezultând o reducere subsanțială a cerințelor superconductoarelor comparativ cu modelele de cabluri HTS convenționale.

FIGURA 2.1

O vedere în secțiune transversală a cablului HTS Triax

Sursa: High Temperature Superconducting Cable, 2006 Annual Peer Review, Superconductivity Program for Electric Systems, U.S. Department of Energy, July 25-­27, 2006, Washington, D.C.

Planuri în ceea ce privește lansarea de noi cercetări pentru cablurile Columbus anunțate prin Technology Watch, au fost abandonate. Noul efort al cercetării ar fi inclus înlocuirea ciclului deschis de răcire al sistemului existent cu un circuit închis optimizat pentru sistemul de răcire ce nu consumă nitrogen lichid. Sistemul de răcire cu nitrogen lichid cu ciclu deschis este foarte costisitor de menținut (100 milioane de dolari anual) și nu a fost niciodată intenția ca aceasta să fie soluția finală pentru stația de la Bixby.

De când secțiunea DOE a proiectului a luat sfârșit acum trei ani, costurile operaționale de la Bixby au fost suportate în întregime de către Southwire, producătorul cablului. Utilitarul gazdă, AEP, nu a arătat nivelul de interes sperat de către cei de la Southwire, făcându-i să ia decizia să termine proiectul. Mecanismul va fi scos din funcțiune la sfârșitul anului 2012. La închiderea proiectului, Southwire raportează că toate testele care analizează caracteristicile performanței cablurilor HTS sunt complete și toate analizele de date sunt în desfășurare.

Edison consolidat– proiectul Hydra – Actualizare

În 2008 Departamentul de Securitate internă al SUA (DHS) în colaborare cu Consolidated Edison (ConEd), utilitarul care servește Manhattan și întinderea cea mai mare din zona New York, a început un proiect care să dezvolte, să instaleze și să opereze un sistem de cabluri HTS în orașul New York care să furnizeze o legătură de capacitate mare în circuitul secundar al transformatoarelor din apropiere, adică în substațiile urbane. Sistemul de cabluri ar avea capacitatea inerentă de a limita magnitudinea curentului prin utilizarea conductoarelor 2G care sunt special concepute să tranziteze rapid de la o stare superconductoare la o stare rezistivă oferind astfel o cale pentru un curent de impedanță redusă în caz de condiții nominale și o cale foarte mare de impedanță în timpul unei încărături electrice prea mari. Proiectul va furniza o demonstrație a conceptului pentru limitarea comportamentului de scurt-circuit precum și o platformă care să demonstreze fiabilitatea sistemului și viabilitatea comercială a sistemului de răcire.

Această aplicație a cablurilor HTS, care sunt în atenția lumii întregi, permite unui planificator de sisteme paralele de conductoare urbane, să producă următoarele avantaje:

Reduce nevoia de transformatoare de schimb în fiecare substație care altfel permit planificarea de urgență N—1

Permit capacitatea eliberată de conectare a unei sarcini suplimetare făr transformatoare adiționale sau substații noi

Reduce costurile de planificare de urgență N—1, deoarece sunt necesare mai puține transformatoare generale. De obicei stațiile interconectate pot fi alimentate de la cabluri de alimentare separate de înaltă tensiune. Conectivitatea crescută realizată prin interconectare protejează sarcinile vulnerabile, critice, în caz de eșec catastrofal al unei substații sau întrerupere pe una dintre dispozitivele de alimentare independente. Figura 2.2 reprodusă din [1] ilustrează conceptul.

Conducătorul proiectului este AMSC, care de asemenea furnizează cablurile 2G. Cablul cu un design tri-axial similar cu cel folosit pentru cablurile Columbus (vezi figura 2—1), este fabricat de Ultera, o asociație în participație între Southwire și NKT Cables. Testarea cablurilor este efectuată de Laboratorul Național Oak Ridge.

Figura 2.2

Proiectul HYDRA – Conceptul de interconectare a substațiilor

SURSA: AMSC – utilizat cu permisiune

Inițial programat pentru operare în 2010, proiectul a fost întârziat cu câțiva ani ca urmare a crizei economice care a forțat ConEd să renunțe la planurile de construcție a unei subsații în Manhattan care ar fi fost interconectat.

A fost stabilită o nouă locație pentru proiect la nord de Manhattan și programat a fi pornit cel târziu în 2014. Cablul, planificat să aibă inițial 200 -250 metri lungime, acum va avea doar 170 metri lungime.

În timp ce oportunitățile de relocare a proiectului în vecinătatea Manhattan-ului sunt investigate, dezvoltarea, testarea și perfecționarea cablului în sine continuă. Acestea au fost raportate în Actualizările Tehnologice anterioare [1] [2][3][4][5]. Figura 2—3 arată terminațiile cablurilor de la institutul de testare al Laboratorului Național Oak Ridge.

Nou anunțate sunt doar câteva detalii legate de sistemul criogenic. Furnizorul sistemului va fi DH Industries, SUA. DH Industries va folosi 3 criogeneratoare Stirling Cryogenics SPC 4 dând o capacitate totală de 12 Kw la 77K ( cerințele reale sunt de 6.2 Kw la 72 K, cu 90 L / minut debit și o cădere de presiune de 3 bari). Fiecare criogenerator are o capacitate de 4Kw și fiecare poate să fie configurat să opereze într-o modalitate redundantă furnizând fiabilitate sporită și flexibilitate crescută în operațiuni (ca răspuns la sarcina de refigerare) și întreținere (capacitatea de a elimina una pentru service fără a lua cablul de pe linia de operare). Fiabilitatea sistemului de răcire este o problemă importantă pentru ConEd pentru că este nevoie de un sistem care poate fi instalat rapid într-o zonă urbană sau suburbană densă. Un sistem criogenic cu aceste caracteristici demonstrate este un proiect cu obiectiv cheie pentru DHS și sistemul selectat ar trebui să atingă acest scop.

Lista de mai jos sintetizează unele rezultate cheie obținute până în prezent în modelul și testarea cablurilor HYDRA:

25 de metri de cabluri și terminații au trecut cu succes testele tip.

procesul de fabricație a cablului de lungime mare precum și procesul asociat acestuia a fost aprobat.

stabilitatea termică a fost demonstrată

cerințele criogenice au fost verificate

â

Figura 2.3 – Cablu pentru test la Laboratorul Național Oak Ridge pentru proiectul HYDRA

Autoritatea de Energie Electrică Long Island: Proiectul LIPA 2 – Actualizare

Prima clasă de transmisiune a sistemului de cabluri HTS din lume a fost energizat la începutul anului 2008 și a operat timp de 3 ani în centrul orașului Long Island din cadrul LIPA .

Sistemul de cabluri HTS de 138 Kw a fost un proiect demonstrativ finanțat de Departamentul de Energie (DOE) sub programul Echipamente pentru energie superconductoare ( SPE). Partenerii de proiect incluși sunt DOE, AMSC, Nexans, Air Liquide și LIPA.

Sistemul de cabluri subterane cu o lungime de 600 de metri reprezintă cel mai lung sistem de cabluri în rețea de cabluri HTS conectând substația Holbrook de liniile aeriene care călătoresc la nord de Port Jefferson.

Sistemul de cabluri LIPA au o capacitate de putere nominală de 574 MVA (2,4 kA / fază), cu toate acestea componentele de conectare convenționale (linia aeriană și echipamentele substațiilor conductoare) limitează capacitatea de operare la 200 MVA (~830 A/fază).

Tabelul 2.1

LIPA Faza 2 – Îmbunătățirea design-ului

Figura 2.4. LIPA 2 Sistemul de cabluri HTS

Sursa AMSC – utilizat cu permisiune

De-a lungul anului 2012 toate îmbunătățirile de sistem au fost completate și cablul se răcește la temperatura de funcționare.

Punerea în funcțiune a sistemului a fost programată pentru ultima săptămână din octombrie 2012. Din păcate asta a fost săptămâna în care uraganul Sandy se îndrepta spre nord-estul SUA. Într-o mișcare inteligentă, compania de testare a decis să nu mute echipamentele din Long Island decât după furtună.

Acum, din cauza faptului că Long Island este devastat, Nexans (furnizorul de cablu) se teme că punerea în funcțiune va fi amânată până la începutu anului 2013.

TRES AMIGAS – Actualizare

Tres Amigas, LLC, un start-up, o societate comerciala de transmisiune cu baza în New Mexico, și este un proiect lider prin care se dorește legarea celor 3 rețele electrice americane folosind stații de conversie curent alternativ – curent continuu și linii electrice superconductoare de capacitate mare pentru curent continuu. în prezent cele 3 rețele grids (Western Electric Coordinating Council, Eastern Interconnect, și Electric Reliability Council of Texas) funcționează asincron, ceea ce face dificil să se mute cantități mari de de energie de la o regiune la alta. Separarea rețelelor prezintă un obstacol major pentru transportul de energie din surse regenerabile, pentru că este dificil să se mute putere semnificativă din regiunile cu abundență de energie din surse regenerabile pentru a încărca centre cu cerere mare de energie electrică.

Tres Amigas propune ca un curent continuu pe 3 direcții interconectate între cele 3 rețele ar permite energiilor regenerabile să fie utilizate acolo unde este necesar și ar stimula producția de energie din surse regenerabile și mai mult decât atât ar furniza o cale de pătrundere a furnizării pe piață.

Inițial propus să fie lansat în 2010, proiectul a tot fost amânat din cauza unor aranjamente complexe între acționarii proiectului.

Primele două acorduri de interconectare – unul cu Consiliul Coordonator al Sistemului de Vest (WSCC) și cealaltă cu Eastern Interconnect (EI) ar trebui finalizat până la sfârșitul anului 2012, care să permită o dată de pornire pentru instalație de la începutul anului 2014.

Acordurile de interconectare între sistemele Texas, WSCC și EI sunt complicate datorită faptului că Consiliul Fiabilității Electrice din Texas (ERCOT) nu este sub jurisdicția Federală de Reglementare a Energiei (FERC) așa cum sunt rețelele de est și de vest.

Interconectarea cu restul țării ar putea pune în pericol ERCOT care dorește să se păstreze.

Convertoarele cu sursă de tensiune ridicată, spate în spate, cu curent continuu s-ar fi construit în etape pentru a găzdui intensificarea schimburilor de energie în timp. Inițial convertoarele vor fi interconectate cu un conductor cu curent continuu convențional care funcționează la aproximativ 300 Kw de curent continuu.

Semnarea acordurilor de cumpărare de energie sunt așteptate să crească până la un maxim proiectat de 5Gw. Atunci când sarcina se propie de 3Gw s-a planificat să se înlocuiască un conductor cu curent continuu convențional cu superconductoare de cabluri cu curent continuu.

În septembrie Tres Amigas a depus și a emis obligațiuni în valoare de 1,65 bilioane de dolari pentru construirea instalației la 12 mile de nordul orașului Clovis, New Mexico.

Costurile inițiale pentru primul convertor de 750 Mw sunt estimate la 500 de milioane de dolari. Într-o a doua etapă, 400 de milioane de dolari ar adăuga 2,25 Gw la interconectarea rețelei Texas (ERCOT) cu grilele de vest și de est.

O fază finală, estimată la o sumă de 1 bilion de dolari ar duce nivelul de putere la 5Gw și ar include probabil conectarea superconductorilor de curent continuu. Finanțarea este în curs de a demara prfoiectele de inginerie și de construcție, în primă fază, și include suma de 12 milioane de dolari, de la Mitsui&Co, o companie de servicii cu infrastructură industrială japoneză. Câteva firme de inginerie au fost păstrate în portofoliul Tres Amigas cum ar fi: Power Engineers, Burns & McDonnell și CH2M Hill.

Marina Americană: Cabluri Superconductoare de curent continuu răcite cu Heliu

Centrul pentru Sisteme de Putere Avansate (CAPS) a întreprins un studiu de fezabilitate pentru marina americană, cu privire la oportunitatea și mijloacele de a realiza o navă de război complet electrificată.

Superconductoarele cu curent continuu oferă o mai mică și mai ușoară greutate ca și opțiune pentru distribuția puterii decât alte alternative care au fost luate în considerare de marina americană cum ar fi curent alternativ de curent convențional de 60 Hz și frecvență înaltă de 300-400 Hz de curent alternativ. Din cauza problemelor de securitate la bord legate de sistemul de răcire cu azot lichid (eliberare accidentală în spații închise) precum și greutatea suplimentară criogenul preferat pe care CAPS îl investighează este heliul gazos.

Până în prezent, în cadrul acestui proiect 1 Kv de 30 de metri monopol de cablu HTS 2G cu curent continuu a fost fabricat de Southwire și se află în testare la CAPS.

O serie de temperaturi de răcire cuprinsă între 50 și 77 K se află în cercetare, la temperaturi sub aproximativ 65 K fiind posibilă prin utilizarea de heliu, care se lichefiază la o temperatură mai scăzută.

Datorită performanței crescute a supraconductorului, temperaturile mai scăzute sunt de mare interes (vezi figura 2—5 care a fost dezvoltată de W. Hassenzahl și se bazează pe o bandă 2G produsă de Furukawa Superpower. De exemplu testarea cablului arătat că la 66 K cablul poartă 6 kA, ce reprezintă dublul capacității sale. Pe de altă parte, proprietățile dielectrice al heliului gazos, nu sunt aproape la fel de bune ca azotul lichid. Cei care lucrează la CAPS, investighează aceste aspecte la fel de mult ca și pe celelalte precum problemele termo-mecanice care apar de la razele de îndoire dorite de marină. A doua fază a proiectului este încă în discuție. În aceasta este inclusă construirea și testarea unui cablu bipolar de +/- 5 Kv. Configurația cablului ( de exemplu coaxial versus două cabluri monopolare) este în dezbatere.

INSTITULTUL DE CERCETARE A ENERGIEI ELECTRICE

În exercitarea misiunii sale de a desfășura activități de cercetare și dezvoltare legate de generarea, livrarea și utilizarea energiei electrice în beneficiul publicului, Institultul de Cercetare a Energiei Electrice (EPRI), explorează scenarii care ar putea influența producția viitoare de energie electrică, transport și utilizare.

Astfel, în toamna anului 2005, EPRI, a avut o previziune și a creat un workshop pe tehnologia prezentă și viitoare a cablurilor supraconductoare de alimentare cu curent continuu pe distanțe lungi.

Acel workshop a condus la un proiect pe patru ani ce este descris în raportul EPRI 1020458, Un cablu Superconductor DC (cu curent continuu), publicat în 2009[6].

În timpul acestui studiu s-au găsit mai multe aspecte ale sistemului criogenic de a solicita dezvoltarea în continuare a îndeplinirii criteriilor de a fi atât practice cât și universal aplicabile.

Sistemul criogenic descris în acest raport a constituit baza pentru un nou studiu, finalizat în 2012, în care sunt luate în considerare metode suplimentare pentru proiectarea sistemului criogenic.

Studiul a extins un aspect al proiectării EPRI pentru a îmbunătăți performanța și a reduce costurile. Aceatsa abordează problema utilizării aerului lichid ca fluid criogenic care este folosit pentru a răci cablul. Utilizarea de aer în loc de azot lichid elimină pericolul potențial de excludere de oxigen în zonele cuprinse, și permite sistemului să funcționeze la o temperatură mai scăzută, care reduce cantitatea de supraconductor necesară. Figura 2—5 luat din Raportul de referință [7] arată impactul semnificativ chiar și la o temperatură uțor mai scăzută asupra capacității de încărcare a supraconductorului 2G.

Figura 2.5 Curentul critic relativ a unei a doua generații de superconductor (ybco), ca o funcție de temperatură și de câmp magnetic

Ancheta a evaluat, de asemenea, și alți criogeni potențiali ( neon, hidrogen și heliu) și a cercetat utilizarea criogenilor gazoși, hibrizi, gazoși-lichizi pentru sisteme de cabluri cu schimbări mari de altitudine, cum ar fi cazul transmisiei pe distanțe lungi. Astăzi piața pentru tehnologia de superconductoare de transmisie DC nu este mare, ca nivel de putere necesar pentru că competitivitatea este foarte mare. Cu toate acestea, privind spre viitor, ne putem aștepta la necesitatea de sisteme de mari dimensiuni pe distanțe lungi, de transfer de putere la vrac pentru a face această tehnologie tot mai atractivă.

Activități în Asia

China: cabluri supraconductoare c.c iee-cas – Actualizare

Institutul de Inginerie Electrică din cadrul Academiei de Științe Chineze (IEE-CAS) face demonstrații pe un cablu HTS cu curent continuu într-un mediu comercial. Cablul transmite ieșirea de curent continuu a unui redresor de curent continuu situat într-o substație din apropiere, peste un drum și într-o instalație de electrolizor alumină ce folosește energia continua direct.

Șase cabluri de alimentare ac subterane suplimentare aprovizionează șase redresoare de la fabrica electrolizor. Vezi figura 2—6. Cele 360 de metri de sisteme de cabluri HTS au fost alimentate în prima jumătate a anului 2011.

FIGURA 2—6

Cablu superconductor de curent continuu la fabrica Electrolizilor din China

Sursa: L. Xiao, IEE-­CAS. Folosit cu permisiune.

Concluzii

Acest raport a documentat multe dintre activitățile și evenimentele cheie care au avut loc în 2012, în domeniul cablurilor supraconductoare și a limitatoarelor de curent de defect.Centrul de activitate în dezvoltarea supraconductibilității pentru aplicații de livrare de putere,se mută departe de Statele Unite,în țări din întreaga lume. Dedicăm această secțiune de Concluzii la o retrospectivă asupra perspectivelor de activitate continuă în SUA,în acest domeniu.

Pe parcursul anilor 1990 și 2000,Statele Unite au fost un lider mondial atât în ​​dezvoltarea supraconductoarelor prin cablu,cât și în demonstrarea aplicațiilor de livrare de putere. Această poziție s-a schimbat acum.Germania, Rusia, China, Coreea și Japonia,toate au programe naționale de dezvoltarede supraconductivitate,susținute de govern,care în prezent egalează sau depășesc nivelul de activitate care a fost cunoscut în SUA.O mare parte din această activitate a fost fie inspirată de cercetarea din SUA sau este chiar,fundamental,mai dependentă de ea.

Departamentul de Energie al Statelor a eliminate finanțarea tehnologiilor HTS în Biroul de Electricitate. Finanțarea a ajuns la 0 în 2012,reflectând un declin constant în a finanța în ultimii ani. Vezi figura 4-­1. Programul DOE a avut o participare semnificativă în ultimul deceniu and o jumătate din mediul academic și industrie,în plus față de laboratoarele naționale. Cu toate acestea, ca urmare a încetării programului DOE, programele de cercetare prin cablu în laboratoarele naționale sunt închise și personalul fiind concediat sau transferat. Programe academice și industriale, care primeau fonduri sunt terminate, în unele cazuri, înainte de a fi încheiat cercetarea lor planificată inițial.Într-o măsură relativ mai mică,alte agentii federale (de exemplu,[DHS] Departamentul de Securitate Internă și Advanced Research Projects Agency – Energie [ARPA-E]) au făcut cercetari și demonstrații specifice.De asemenea, Marina SUA sprijină în mod activ cercetarea în sistemelesupraconductoare de livrare de energie pentru programul său de " navătotal-electrică". Creșterea la nivel mondial a unei piețe de cablu supraconductor continuă să infuzeze atât bani,cât și interes în sectorul de producție de cabluri,din SUA .Noi companii de pornire, cum ar fi Superconductor Technologies Inc (ITS) și Grid Logic se poziționează pentru a concura agresiv cu cei doi furnizori majori din SUA (SuperPower și AMSC).Crescând la nivel mondial,cererea de cabluri va continua să beneficieze companiile americane,producătoare de cabluri,iar furnizorii își personalizează și își vând pentru aplicații specific,precum pentru:

Generatoare eoliene de mari dimensiuni

Cabluri de alimentare de curent alternativ și curent continuu

• Supraconductoare de stocare a energiei magnetice (IMM-uri), magneți comerciali și de cercetare, precum și limitatoare de curent de defect (FCL).

În programele universitare, finanțate de guvern, există un interes crescut în performanța cablurilor HTS în domenii mai mari și temperaturi mai mici (de exemplu, mai prejos, de azotul lichid). În general, performanța se îmbunătățește la temperaturi mai scăzute, în special în cazul aplicațiilor în teren mai mari decât cele întâlnite, de exemplu, cablurile și FCL-uri.4-­1

Există încă două proiecte HTS de cablu,active în Statele Unite ale Americii: LIPA-2 și HYDRA, raportate fiind în capitolul 2 al acestui raport. Un program de transformator a supraconductoarelor, raportat la Technology Watch anul trecut, este în proces de continuare.În cazul în care aceste proiecte continuă să avanseze, companiile de utilitati din SUA vor continua să aibă o sursăde informații și de experiență în această tehnologie,bazată pe origine. Cu toate acestea, o mare parte din activitatea cablurilor de astăzi este în afara SUA și în momentul de față,nu există proiecte de limitatoare de curent de defect active sau plănuite.De La fel,asemenea situației cu cabluri subterane,convenționale,toate în afară de unul dintre producătorii de cabluri supraconductoare din lume,sunt în alte țări. Odată cu închiderea Zenergy de anul trecut, nu există companii americane de producție a limitatoarelor de curent de defect, deși Varian, în Boston, a terminat testarea unui dispozitiv de înaltă tensiune și a anunțat că este în căutarea unui partener de utilitate pentru o demonstrație.

Figura 4.1 Biroul de Electricitate DOE din Statele Unite HTS Istoria de finanțare

Sursă: Alan Lauder, Coaliția pentru Aplicații Comerciale ale Supraconductorilor (CCAS). Folosit cu permisiune.

Referințe

Cabluri de alimentare supraconductoare: Technology Watch 2008. EPRI, Palo Alto, CA: 2008. 1015988.

Limitatoare de curent de defect supraconductoare: Technology Watch 2009. EPRI, EPRI, Palo Alto, CA: 2009. 1017793.

Cabluri de alimentare supraconductoare: Technology Watch 2009. EPRI, Palo Alto, CA: 2009. 1017792.

Echipament Supraconductor de alimentare/putere: Technology Watch 2010. EPRI, Palo Alto, CA: 2010. 1019995.

Echipament Supraconductor de alimentare: Technology Watch 2011. EPRI, Palo Alto, CA: 2011. 1021890.

Hassenzahl, W., et al., "Programe pe Technology Innovation: Un cablu supraconductor de curent continuu," EPRI, EPRI, Palo Alto, CA: 2009. 1020458.

Abordări Noi și Criogeni Alternativi pentru răcirea unui cablu supraconductor:O comparație între Aer Lichid și alte fluide. EPRI, Palo Alto, CA: 2012. 1025813.

RețeauaSuper de energie hydrogen-electricăEPRI, Palo Alto, CA: 2006. 1013089.

Dale, S. J., " Statutul internațional și proiecțiile de viitor pentru Supraconductibilitate," în International Superconductivity Industry Summit ISIS-­21, Portland, OR, Octombrie 2012.

"A Zecea Conferință de Supraconductibilitate EPRI " în URL-ul Web : http://www.cvent.com/events/tenth-­epri-­superconductivity-­conference/custom-­18-0ac856fa88e84a97ac2058094d0a4629.aspx, 2010.

A

Proiecte cu tehnolegie supraconductoare în statele unite

Tabel A-1

Proiecte cu cabluri HTS in Statele Unite:Prezentare Generală

Proiectanulat deoarece a stagnat creșterea sarcinii ca urmare a recesiunii economice actuale.

Un prototip de 25 de metri a fost testat cu succes la Laboratorul National OakRidge.

Eroare tolerant cablu.

Tabel A-2

Proiecte cu cabluri in Statele Unite: Detalii Proiectare

TabelA-­3

Proiecte cu cabluri HTS in Statele Unite: Criostat și Răcire

Sistemul va fi bazat pe Criogenetatorul SPC-4 de la StirlingCryogenics.

BOCînainte de fuziuneLinde/BOC(compania consolidate si-a asumat numele Linde).

Două tuburi de puls anterior indepărtate și înclocuite cu o unitate mică mai eficientă.

Capacitatea sistemului de răcire este de12kW,prin intermediul a trei unități de 4 kW, în configurație redundantă.

TabelA-­4

Proiecte de limitare curentului de defect în Statele Unite: Prezentare Generală

TabelA-­5

Proiecte de limitare a curentului de defect în Statele Unite:Detalii Proiectare

AMSC,Siemens,SouthernCaliforniaEdisonCo.,Nexans,Biroul Național LosAlamos(LANL),ș iCentrul pentru Supraconductibilitate Texas(TcSUH).

Instalația de la SC Eurma să fie de 115 kV.

TabelA-­6

Proiecte de limitare a curentului de defect în Statele Unite:Criostat și Răcire

B

Proiecte cu tehnolegie supraconductoare în Europa

TabelB-­1

Proiecte cu cabluri HTS în Europa:Prezentare generală

TabelB-­2

Proiecte cu Cabluri HTS în Europa:Detalii de Proiectare

10Proiectareaizolațieicabluluiesteadegvat la 20-30 kV current continuu, darteste cu tensiune mare nu s-au efectuat.

11 In fiecare din cele 5 straturi de MgB2i-au masurat un Ic de 529 A la 20K

1280 km de sârmăva fi produsapentruproiect (Superconductor Week, Vol.. 26, nr 20).

13 VNIIKP = InstitutulȘtiințific de Cablu R&D Rus

14 FGC UES = Grila Companiei Federale de SistemUnificat de Energie.

TabelB-3

Proiecte cu Cabluri HTS în Europa:Criostat și Răcitoare

Terminalele au avut pierderi de 300 W

Sistemul de răcire furnizează atât cablul căt și limitatorul de curent de defect.

TabelB-­4

Proiecte pentru limitarea curentului de defect în Europa:Prezentare generală

Alimentator de transformare la o substație în Slovacia și cuplaj de bare într-o substație în Spania.VSE(RWEGroup)inSlovakiaandEndesainSpain.

SWA=StadtwerkeAugsburg

Proiect început în2012.

O demonstrație 4.5 ani este planificată.

TabelB-­5

Proiecte pentru limitarea curentului de defect în Europa:Detalii Proiectare

1-­kA (15-­MVA)unitate în dezvoltare.

Isc =30kAvfprimul vârf),Isc =12kAnominal

Timpul de limitare al HTSeste de 80msecdupă care întrerupătorul se deschide pentru a redirecționa curentul la reactorul de bază de aer.

ILim <16kAvf(primul vârf);;ILim =6kAnominal

Mărimea și greutatea este probabil la fel ca și la unitatea Boxburg.

Sistem întreg:includeHTS,criostat,sistemul de răcire,etc.

Sistem întreg:includeHTS,criostat,sistemul de răcire,etc.

TabelB-­6

Proiecte pentru limitarea curentului de defect în Europa:CriostatșiRacire

Sistemul de răcire furnizează atât cablul cât și limitatorul de curent de defect.

C

PROIECTE CU TEHNOLEGIE SUPRACONDUCOARE IN CHINA

TabelC-­1

Proiecte cu cabluri HTS în China:Prezentare Genarală

Cablu dezafectat în 2007, dar re-energizat în 2011, ca parte a proiectului stației HTS în China.

Institutul de Inginerie Electrică, Academia de Stiința Chineză

TabelC-­2

Proiecte cu cabluri HTS în China:DesignDetails

Proiectat pentru30MVA(10.5kV) dar lucrează la17MVA(6.6kV).

TabelC-­3

Proiecte cu cabluri HTS în China:Criostatși Răcitoare

O "conducta de tur LN2," probabil pentru retur lichid de răcire, are ≥ pierderi de 1 W / m.

Institutul Tehnic de Fizică și Chimie, Academia Chineză de Științe.

TabelC-­4

FaultCurrentLimiterProiectsinChina:Prezentare Generală

Exploatările rețelelor existente planificate pentru lansare la sfârșitul anului 2012.

Universitatea ShanghaiJiaoTong

Comisiade Știință și Tehnologie aMunicipiului Shanghai

TabelC-­5

Proiecte pentru limitarea curentului de defect în China:Detalii de Proiectare

Rezultat experimental;;valoarea de proiectare este23kA.

Universitatea ShanghaiJiaoTong

TabelC-­6

Proiecte pentru limitarea curentului de defect în China:Criostatși Răcitoare

D

PROIECT CU TEHNOELEGIE

SUPRACONDUCTOARE IN JAPONIA SI IN COREEA

TabelD 1

ProiectecucabluriHTSinJaponiasiCorea

Testele de punere au fost programate să înceapă octombrie 2012.

METI=Ministerul Economiei, Comerțului și Industriei NNEDO= Noua Organizație pentru Dezvoltarea Energiei.

KEPCO=Compania de Energie Electrică Coreea.

KERI=Institutul de Cercetare Electrotehnică Coreea.

KEPRI=Institutul de Cercetarea Energiei Electrice Coreea

DAPAS=Dezvoltarea de Sisteme Avansatede Putereprin Tehnolegiile Supraconductoare Aplicate Proiect începutîn 2007.

Sumitomo intenționează o evaluare de un an, urmată de o decizie privind continuarea operației pentru încă un an.

TabelD 2

ProiectecuCabluriHTSinJaponiașiCoreea:DetaliiProiectare.

pre-testat la 10kA18sec.[Aceasta a fost “pre-­performanță”testat cu30 metri decablu cu aceleaș caracteristici.[H.Yumura,“Actualizat de Proiect de De

Cabluri HTS Yokohama,”Pre-tiparit cu Preocedurile ASC 2012, Tabel IV, Octombrie 9, 2012 ]

TabelD-­3

Proiecte cu Cabluri HTS în Japonia și Coreea: Criostat si Răcire

The entirecablesystemlossunderno-­[anonimizat]=1.3kWandtwoterminationsloss=1.1kW.Thus,cryostatlossis

~2.7W/m.Heatlosswaselevatedinthisdemonstrationdueto180-­degree,5-­meterradiusbendthatcausedexcessivelateralpressureleadingtoincreasedheatinvasion.Typicalutilityconstructionwouldnothavesuchextremebending.

Cableandterminations.Coolingsystemhasadditional1.01kWloss.

UsingStirlingcycledecompressionunits(cryogeniccoolers),6.5kWcapacity.

StirlingNetherlandandCablu LS.

Sub-­cooledLN2circulatedbyapump.

TabelD-­4

Proiecte de Limitare a Pierderilor de Curent în Japonia si Coreea: Prezentare Generală

Dezvoltare prototip: pentru moment nu exista pnanuri pentru grila de implementare.

DAPAS(managementul programului de finanțare),KEPCO,KEPRIși LSIS(dezvoltatori).

Același ca și pentru unitatea Gochang

TabelD-5

Proiecte de limintare a curentului de defect în Japonia și Coreea

3-­kA(120-­MVA)unitate în dezvoltare

Specificațiile marcate cu "Indisponibil" sunt, probabil, la fel cum este specificat pentru unitatea Gochang, Coreea.

TabelD-­6

Proiecte de limintare a curentlui de defect în Japonia și Coreea: Criostat ți Răcire

Specificațiile marcate cu "Indisponibil" sunt, probabil, la fel cum este specificat pentru unitatea Gochang, Coree

E

GLOSAR DE TERMENI

F

RAPOARTE DE INSTITUTUL CERCETĂRII DE ENERGIE ELECTRICĂ PE BAZA SUPRACONDUCTIBILITĂȚII PENTRU APLICAȚII DE LIVRARE A ENERGIEI

Rapoartele enumerate în această anexă sunt toate la dispoziția publicului în mod gratuit. Ele pot fi obținute accesând website-ul EPRI, www.epri.com, și introducând numărul de raport în caseta de căutare de pe pagina de start.Alternativ, multe pot fi obținute prin introducerea link-ului înfățișat în caseta de adrese al browser-ului dvs..

Legile internaționale privind drepturile de autor protejează aceste rapoarte EPRI. Cu toate acestea, EPRI va lua în considerare în mod favorabil și va acorda cererile rezonabile pentru permisiunea de a republica din rapoarte. Multe dintre cifrele și tabelele din aceste rapoarte sunt reproduse cu permisiunea unui terț .Dreptul de a republica sau de a folosi aceste materiale trebuie să fie solicitat de la proprietarul inițial al drepturilor de autor.

Vă rugăm să adresați toate cererile pentru permisiunea de a utiliza aceste materiale sau alte nelămuriri la:

Steven Eckroad

Electric Power Research Institute (EPRI)

1300 West WT Harris Blvd., Charlotte, NC USA

Telefon: (704) 595-­2717

Fax: (704) 595-­2868

Email: [anonimizat]

Ultima Actualizare: 31 Decembrie 2012

Conferințe EPRI , Studiouri, și Tutoriale pe baza Supraconductibilității pentru Livrarea Energiei

Specificarea și Testarea Echipamentului de Energie Supraconductoare

Studioul EPRI-­DOE în Specificarea și Testarea Echipamentului de Energie Supraconductoare (2007) Numărul Raportului: 1016928

http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001016928

Criogenie

Tutorial de Criogenie EPRI (2006) Numărul Raportului: 1010897 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=00000000000101087

Criogenic EPRI Procedurile de Studio O&M (2004)

Numărul Raportului 1008699 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001008699

Conferințele de Supraconductibilitate-Proceduri

A Zecea Conferință EPRI de Supraconductibilitate Tallahassee, Florida Proceduri disponibile online:

http://www.cvent.com/d/ydqbpk/2K

Conferința din 2009 , Taejon, Republic of Korea Numărul Raportului: 1020603 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=00000000000102063

Conferința din 2008 , Oak Ridge, TN USA Numărul Raportului 1018498 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=00000000000101848

2002 – 2007: CD cu Proceduri disponibile cererilor la:[anonimizat]

[2001: Indisponibil]

EPRI Superconducting DC Cable Program Reports

Program on Technology Innovation:Un Cablu Supraconductor de Curent Continuu (2009) Numărul Raportului 1020458 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001020458

Program pe Technology Innovation: Studiu pe tema Intergrării Temperaturii Mari

Cabluri Supraconductoare de Curent Continuu în Estul și Vestul Americii de NordPower Grid (2009) Numărul Raportului: 1020330 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001020330

Program pe Technology Innovation: Un Răspuns Tranzitoriu de un sistem de cabluri lungi,supraconductoare de curent continuu,folosind convertoare din sursa de tensiune (2009) Numărul Raportului: 1020339 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001020339

Program pe Technology Innovation: Studioul de Cabluri Supraconductoare de curent continuu (2006) Numărul Raportului: 1013256 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001013256

EPRI Annual Technology Watch Reports on Superconducting

Technology for Power Delivery Applications

Echipament de Energie Supraconductoare: Technology Watch 2011 Numărul Raportului: 1021890 http://my.epri.com/portal/server.pt?Abstract_id=000000000001021890

Echipament de Energie Supraconductoare: Technology Watch 2010 Numărul Raportului: 1019995 http://my.epri.com/portal/server.pt?Abstract_id=000000000001019995 Cabluri de energie supraconductoare : Technology Watch 2009 Numărul Raportului 1017792 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001017792

Limitatoare de curent de defect supraconductor: Technology Watch 2009 Numărul Raportului 1017793 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001017793

Cabluri de Energie Supraconductoare: Technology Watch 2008 Numărul Raportului 1015988 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001015988

Limitatoare de curent de defect supraconductor: Technology Watch 2008 Numărul Raportului 1015989 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001015989

Cabluri de Energie Supraconductoare: Technology Watch 2007 Numărul Raportului 1013990 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001013990

Cabluri de Energie Supraconductoare: Technology Watch 2006 Numărul Raportului 1012430 http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001012430

Substația complet formată din supraconductoare: Comparație cu o substație convențională (2000) Numărul Raportului 1000915 http://my.epri.com/portal/server.pt?Abstract_id=000000000001000915

Rapoarte de studiul limitatorului de curent de defect EPRI

Studiu al FCL Technologies – Actualizare (2008) http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001016389

Studiu al FCL Technologies (2004) http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001010760

Limitatoare de curent de defect – Nevoile de utilitate și perspective (2004) http://my.epri.com/portal/server.pt?Product_id=000000000001008696

Restricții exportului de control

Accesul la și utilizarea de EPRI de Proprietății Intelectuale este acordat cu înțelegerea și cerințele specifice că responsabilitatea pentru a asigura deplină conformitate cu toate legile în vigoare din SUA și din străinătate sau reglementări privind exportul, este realizată de tine si compania ta. Aceasta include obligația de a se asigura că orice persoană care primește un acces mai jos, celui care nu este un cetățean american sau rezident permanent american îi este permis accesul,în conformitate cu legile și reglementările aplicabile din SUA sau străine,de export. În cazul în care nu sunteți sigur dacă dumneavoastră sau compania dumneavoastră poate obține în mod legal acces la acest EPRI de proprietate intelectuală, recunoașteți că este obligația dumneavoastră de a vă consulta cu consilierul juridic al companiei dvs. pentru a determina dacă acest acces este legal. Deși EPRI pune la dispoziție ca bază de la caz la caz o evaluare informală a clasificării aplicabile exporturilor din SUA,dumneavoastră și compania dumneavoastră recunoașteți că această evaluare este numai în scopuri informative și nu în scopuri de încredere. Dumneavoastră si compania dumneavoastra înțelegeți și recunoașteți obligațiile dumneavoastră de a face un sau utilizarea de EPRI Proprietății Intelectuale mai jos care ar putea fi încălcarea legilor aplicabile sau reglementările străine,de export din SUA. raport prompt către  EPRI și autorităților competente cu privire la orice acces la

Institutului de Cercetare Electric Power, Inc. (EPRI, www.epri.com) desfasoara activitati de cercetare și dezvoltare cu privire la generarea, furnizarea și utilizarea energiei electrice în beneficiul publicului. O organizație independentă, non-profit, EPRI aduce laolaltă oameni de știință și inginerii săi, precum și experți din mediul academic și industrie pentru a ajuta la abordarea provocărilor de energie electrică, inclusiv fiabilitate, eficienta, sănătate, siguranță și mediu.EPRI oferă, de asemenea, analize de tehnologie, politice și economice de a conduce carcetări pe termen lung și planificarea dezvoltării și sprijină cercetarea în tehnologii emergente.

Membrii EPRI reprezintă aproximativ 90 la sută din energia electrică produsă și livrată în Statele Unite, și participarea internațională se extinde la mai mult de 30 de țări. Birourile și laboratoarele principale EPRI sunt situate în: Palo Alto, Calif.;; Charlotte, N.C.;; Knoxville, Tenn.;; and Lenox, Mass.

Împreună…Modelând viitorul Electricității

© 2012 Institutul de Cercetare a Energiei Electrice (EPRI),

Inc. Toate drepturile rezervate. Institutul de Cercetare al

Energiei Electrice, EPRI, și împreună…modelăm VIITORUL

ELECTRICITĂȚII …sunt înregistratemărci de servicii

ale Institutului de Cercetare Electric Power,Inc. 102419

Institutul de Cercetare al Energiei Electrice

3420 Hillview Avenue, Palo Alto, California 94304-­1338 ‡ PO Box 10412, Palo Alto, California 94303-­0813 ‡ USA 800.313.3774 ‡ 650.855.2121 ‡ [anonimizat] ‡ www.epri.com

CAPITOLUL 3 –

CAPITOLUL 4 –

CAPITOLUL 5 – CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

Text 3-4 pagini

Figura 1 experiment

Figura 2 experiment

Figura 3 experiment

Figura 4 experiment

Figura 5 experiment

Figura 6 experiment

Figura 7 experiment

Figura 8 experiment

Figura 9 experiment

Figura 10 experiment

BIBLIOGRAFIE

D. E. Farrell, J. P. Rice, D. M. Ginsberg, and J. Z. Liu, Phys. Rev. Lett. 64, 1573 (1990c).

D. E. Farrell, J. P. Rice, and D. M. Ginsberg, Phys. Rev. Letts. 67, 1165 (1991).

A. L. Fauchere and G. Blatter, Phys. Rev. B 56, 14102 (1997).

R. Fazio and G. Schon, Phys. Rev. B 43, 5307 (1991).

J. F. Federici, B. I. Greene, H. Hartford, and E. S. Hellman, Phys. Rev. B 42, 923 (1990).

R. Feenstra, D. K. Christen, C. Klabunde, and J. D. Budai, Phys. Rev. B 45, 7555 (1992).

J. D. Fletcher, A. Carrington, O. J. Taylor, S. M. Kazakov, and J. Karpinski, Phys. Rev. Lett. 95 97005 (2005)

J. D. Fletcher, A. Carrington, P. Piener, P. Rodiuere, J. P. Brison, R. Prozorov, T. Olheiser, and R. W. Giannetta, Cond. Matt. (2006)

R. B. Flippen, Phys. Rev. B 44, 7708 (1991). M. Florjanczyk and M. Jaworski, Phys. Rev. B 40, 2128 (1989).

R. Fliikiger and W. Klose, “Landolt-Bornstein, Group III Solid State Physics,” Vol. 21, Superconductors. Springer-Verlag, Berlin/New York, 1993.

L. Fruchter and I. A. Campbell, Phys. Rev. B 40, 5158 (1989).

H. Fujishita, M. Sera, and M. Sato, Physica C 175, 165 (1991).

R. Y. Gelfand and B. I. Halperin, Phys. Rev. B 45, 5517 (1992).

A. Gold and A. Ghazali, Phys. Rev. B 43, 12952 (1991).

B. I. Halperin, Phys. Rev. Lett. 52, 1583, 2390 (1984).

M. Heinecke, and K. Winzer Phys. B 98, 147 (1995).

D. E. Farrell, C. J. Alien, R. C. Haddon, and S. V. Chichester, Phys. Rev. B 42, 8694 (1990b).

L. Alff, S. Meyer, S. Kleefisch, U. Schoop, A. Marx, H. Sato, M. Naito, and R. Gross, Phys. Rev. Lett. 83 2644 (1999);

P. B. Alien, in “High-Temperature Superconductivity” (J. W. Lynn, Ed.), Chap. 9, Springer-Verlag, Berlin, (1990);

O. A. Anikeenok, M. V. Eremin, Sh. Zhdanov. V. V. Naletov, M. P. Rodionova, and M. A. Teplov, JETP Lett. 54, 149 (1991);

S. M. Anlage, M. Pambianchi, A. T. Findikoglu, C. Doughty, D.-H. Wu, J. Mao, S.-N. Mao, X. X. Xi, T. Venkstesan, J. L. Peng, and R. L. Greene, Proc. SPIE Conf. on Oxide Superconductivity, Vol 2158 (D. Pavuna, Ed.), 1994;

J. F. Annett, N. Goldenfeld, and S. R. Renn. “Temperature Superconductors” (D. M. Ginsberg, Ed.), Vol. 2, Chap.9, World Scientific, Singapore, 1990;

G. Arfken, “Mathematical Methods for Physicists 3rd ed., Wiley, New York, 1985;

A. Barone and G. Paterno, “Physics and Applications of the Josephson Effect,” Wiley, New York, 1982;

J. G. Bednorz and K. A. Muller (Eds.), “Earlier and Recent Aspects of Superconductivity,” Springer-Verlag, Berlin, 1990;

D. Belitz, in “High Temperature Superconductivity” (J. W. Lynn, Ed.), Chap. 2, Springer- Verlag, Berlin, 1990;

S. J. L. Billinge, G. H. Kwei, and J. D. Thompson, in “Strongly Correlated Electronic Materials” (K. S. Bedell, Ed.) Addison-Wesley, New York, 1994;

I. Bonalde, B. D. Yanoff, D. J. Van Harlingen, M. B. Salamon, and Y. Maeno, Superconductivity and its Applications (Amsterdam) 341, 1695 (2000);

W. Buckel, “Superconductivity, Fundamentals and Applications,” VCH, Weinheim, Germany, (1991);

E. H. Brandt, Physica B 165–166, 1129 (1990); Int. Conf. Low Temperature Phys., Brighton, U. K., August 1990;

G. Burns and A. M. Glazer, “Space Groups for Solid State Scientists,” Academic Press, San Diego, 1990;

M. B. Brodsky, R. C. Dynes, K. Kitazawa, and H. L. Tuller (Eds.), “High Temperature Superconductors,” Vol. 99, Materials Research Society, Pittsburgh, (1988);

G. Burns, “High Temperature Superconductivity: An Introduction,” Academic Press, Boston, 1992;

H. B. Callen, “Thermodynamics and Introduction to Thermostatics,” Wiley, New York, 1964;

P. C. Canfield, Chap. 5, Section G in Handbook of Superconductivity, C. P. Poole, Jr., Editor, Academic Press, Boston, (2000);

Q. Y. Chen, in “Magnetic Susceptibility of Superconductors and other Spin Systems” (R. A.Hein, T. L. Francavilla, and D. H. Liebenberg, Eds.), Plenum, New York, (1992);

E. E. M. Chia, I. Bonalde, B. D. Yanoff, D. J. Van Harlingen, M. B. Salamon, S. I. Lee, and H. J. Kirn, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 226; 230 (2001);

C. W. Chu, “Unusual High Temperature Superconductors,” Proc. Symp. Quantum Theory of Real Materials, Berkeley, California, Aug. (1994);

Charles P. Poolejr, Horacio A. Farach, Richard J. Creswick, Ruslan Pozorov -Superconductivity, Academic Press is an imprint of Elsevier 84 Theobald’s Road, London WC1X 8RR, UK, Second edition 2007, ISBN: 978-0-12-088761-3 second edition;

http://www.acuz.net/html/Supraconductibilitate.html

http://cfn.physik.uni-saarland.de/supraleiter.php