Forscher des Center for Advanced Power Systems (CAPS) der Florida State University haben in Zusammenarbeit mit Advanced Conductor Technologies aus Colorado ein neues, gebrauchsfertiges supraleitendes Kabelsystem demonstriert – eine Verbesserung der Supraleitertechnologie, die die Entwicklung von Technologien wie z B. vollelektrische Schiffe oder Flugzeuge.
In einer Veröffentlichung in Supraleiterwissenschaft und -technologie, demonstrierten die Forscher ein System, das Heliumgas für die entscheidende Kühlung verwendet. Supraleitende Kabel können elektrischen Strom ohne Widerstand transportieren, aber sie benötigen sehr niedrige Temperaturen, um zu funktionieren.
„Wir wollen diese Kabel kleiner machen, mit geringerem Gewicht und geringerem Volumen“, sagte Sastry Pamidi, Co-Autor des Papiers, Professor am FAMU-FSU College of Engineering und stellvertretender CAPS-Direktor. „Dies sind sehr effiziente Stromkabel, und diese Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der Effizienz und Praktikabilität, die erforderlich sind, um das Versprechen der Supraleitertechnologie der nächsten Generation zu erreichen.“
Frühere Arbeiten zeigten, dass der Körper von Supraleiterkabeln mit Heliumgas gekühlt werden konnte, die Kabelenden jedoch ein anderes Medium zum Kühlen benötigten, beispielsweise flüssigen Stickstoff. In diesem Artikel überwanden die Forscher dieses Hindernis und konnten ein ganzes Kabelsystem mit Heliumgas kühlen.
Die Arbeit gibt Ingenieuren mehr Designflexibilität, da Helium in einem breiteren Temperaturbereich ein Gas bleibt als andere Medien. Flüssiger Stickstoff zum Beispiel ist für einige Anwendungen kein geeignetes Kühlmedium, und diese Forschung bringt die Supraleitungstechnologie näher an praktische Lösungen für diese Szenarien.
Das Papier ist das neueste Ergebnis der Partnerschaft zwischen Forschern von CAPS und Advanced Conductor Technologies (ACT). Frühere Teamarbeit hat zu anderen Veröffentlichungen und zur Entwicklung von CORC-Kabeln (Conductor on Round Core) geführt, die Gegenstand dieser Forschung waren.
„Durch den Wegfall der Notwendigkeit von flüssigem Stickstoff zum Vorkühlen der Stromleitungen des Supraleiterkabels und stattdessen die Verwendung des gleichen Heliumgases, das das Kabel kühlt, konnten wir ein hochkompaktes supraleitendes Stromkabel herstellen, das im Dauerbetrieb betrieben werden kann“, sagte Danko van der Laan, Gründer von ACT. „Daher ist es ein elegantes System geworden, das klein und leicht ist und eine viel einfachere Integration in elektrische Schiffe und Flugzeuge ermöglicht.“
DC van der Laan et al, Ein schlüsselfertiges gasförmiges Helium-gekühltes supraleitendes CORC-Gleichstromkabel mit integrierten Stromleitungen, Supraleiterwissenschaft und -technologie (2022). DOI: 10.1088/1361-6668/ac5e55