차세대 플라이휠을위한 고온 초전도 자석의 성공적인 개발
-메가 와트 급 태양 광 발전과 관련하여 전력 에너지의 효율적인 저장을 가능하게하는 것-

2014 년 3 월 10 일

철도 기술 연구소
Furukawa 스포츠 토토 사이트 Co, Ltd
Kubotek Corporation
Mirapro Co, Ltd
Yamanashi Prefture Public Enterprise Bureau

철도 기술 연구소 (이하“RTRI”라고 불리는)와 Furukawa 스포츠 토토 사이트 Co, Ltd (“Furukawa 스포츠 토토 사이트”이라고 불리는 Furukawa 스포츠 토토 사이트”이라고하는 Furukawa 스포츠 토토 사이트 Co, Ltd)는 2 차 고조부의 초등 공급 자석 개발에 성공한 후 세계 최초의 Superconductor Wirling Manukested High-Supertucation을 사용하여 세계 최초의 세계 최초의 세계에서 최초로 세계 최초의 세계 최초로 세계 최초의 세계에서 최초로 세계 최초의 세계에서 최초의 세계였습니다 Furukawa 스포츠 토토 사이트의 자회사(주 1)

이 개발은“새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직에 의해 촉진되는 안전, 저비용 대규모 배터리 시스템을위한 기술 개발”프로젝트의 일환으로 Yamanashi Prefcture의 Kubotek Corporation, Mirapro Co, Ltd 및 Public Enterprise Bureau와 협력하여 수행되고 있습니다

개발 결과 요약

  • 우리는 2 세대 고온 초전도 와이어를 사용하여 고강도 고온 초전도 자석을 개발하는 데 성공했습니다(주 2)yttrium을 사용합니다
  • 이 자석이 50k (마이너스 223 ° C)로 냉각되고 높은 자기장이 생성 될 때 접촉없이 2 톤을 초과하는 하중을지지 할 수 있음을 입증했습니다
  • 이것은 50k (마이너스 223 ° C)에서 작동 할 수 있으며, 이는 20k (마이너스 253 ° C)로 냉각되는 기존의 고온 초전도 코일보다 상당히 높은 온도입니다 그러므로 우리는 냉각 비용을 줄일 수 있다는 전망이 있습니다

개발 세부 사항

플라이휠 전력 저장 시스템은 태양 광 발라크 발전 또는 기타 소스의 잉여 전력을 사용하여 기계 내부에 포함 된 큰 디스크 (플라이휠)를 회전시켜 에너지를 저장합니다 흐린 날씨로 인해 생성 된 전력의 양이 감소하면 시스템은 그 감소의 양을 보상 할 수있는 전력을 생성합니다 철도 시스템에서 전력을 효과적으로 사용하는 데 유용한 등 광범위한 응용 프로그램을 인식하지 못하고 광범위한 응용 프로그램을 갖는 "배터리"로 사용할 수 있습니다 (재생 취소를위한 측정)

현재 개발중인 차세대 플라이휠 파워 스토리지 시스템은 Superconducting 벌크 재료를 초전도 자석과 결합하여 만들어진 RTRI가 제안한 초전도 마그네틱 베어링을 적용합니다 회전 디스크는 접촉없이 베어링의 마찰 손실을 제거하여 작동 효율을 향상시키기 위해 수행됩니다 또한 베어링을 반면으로 사용할 수 있지만 이전 시스템에서는 베어링을 주기적으로 교체해야했습니다

고온 초전도 자석 개발에 사용되는 코일

현재 개발중인 초전도 자기 베어링은 초전도 벌크 재료와 초전도 자석으로 구성됩니다 부상 대상은 초전도 자석에 의해 생성 된 자기장에 대한 반응으로 초전도 벌크에서 발생하는 디아 마그 네틱 효과를 사용하여 하나의 베어링 세트에 의해 약 4 톤의 디스크를 들어 올리는 것입니다

​​이것과 같은 큰 무게를 들어 올리려면 고강도 초전도 자석에서 높은 자기장을 생성해야합니다 또한 효율적인 작동을 위해서는 냉각 온도를 높여야합니다 이러한 이유로, 우리는 "Armor"코일을 선택합니다(주 3)Coil 이이 개발에서 초전도 자석에 사용하기 위해 Chubu Electric Power Co, Inc가 개발 한 구조 이것은 내부 직경이 120mm이고 외부 직경이 260mm 인 이중 팬케이크 코일 (테이프 모양의 초전도 와이어 와이어드로 만든 평평한 코일)입니다 또한 Furukawa 스포츠 토토 사이트이 2012 년에 구매 한 Superpower Inc의 2 세대 고온 초전도 전선을 선택합니다

생산 된 코일은 액체 질소를 사용하지 않고 소형 냉장고 및 열 전도를 사용하여 냉각시킴으로써 51K (마이너스 222 ° C)로 유지되었다 전기 화 및 자기장은 110A의 작동 전류에서 확인되었고 우리는 또한 163A에서 전기 화에 성공했으며, 이는 배선의 성능 제한입니다 또한, 우리는 초전도 벌크 재료와의 조합 테스트를 구현했으며 2 톤을 초과하는 예상 부상력이 생성되고 있으며 강도와 관련된 문제가 없음을 확인했습니다 높은 자기장을 생성하기 위해 이전에 사용 된 1 세대 고온 초전도 와이어는 20K (마이너스 253 ° C)로 냉각되어야했습니다 그러나 2 세대 고온 초전도 와이어는 50k (마이너스 223 ° C)에서 작동 할 수 있으므로 냉각 비용의 감소를 기대할 수 있습니다 이제부터 우리는 더 많은 코일을 추가하고 실제 스케일 플라이휠에 대한 레커션 테스트를 구현할 것입니다

개발 구조

이 프로젝트의 개발 작업은 RTRI가 Furukawa 스포츠 토토 사이트, Kubotek, Mirapro 및 Yamanashi 현의 공공 기업 국을 결합하여 홍보되고 있습니다 초전도 자기 베어링의 개발은 RTRI 및 Furukawa 스포츠 토토 사이트에 의해 공동으로 수행되었다 RTRI는 전반적으로 초전도 자기 베어링을위한 기본 설계를 구현했으며 Furukawa 스포츠 토토 사이트은 고온 초전도 자석의 설계 및 제조를 구현했습니다 이 초전도 자석 베어링은 2012 년까지 RTRI에 의해 2012 회계 연도까지 개발되었습니다 토지, 인프라, 운송 및 관광부의 정부 보조금으로 철도를위한 전력 저장 기술로 적용하기위한 목적 이번 프로젝트에서 개발의 목표는 크기와 실제 적용 증가를 달성하는 것이 었습니다

미래 계획

이 자석은 2012 년 회계 연도에서 2014 회계 연도까지 개발중인 대용량 초전도 플라이휠 전력 저장 시스템에 통합 될 예정이며, 상호 연결 테스트는 2015 년 메가 와트 클래스 태양 전력 시스템에서 Yamanashi P Prefecture의 Komekurayama에서 새로 구축 될 예정입니다(주 4)

차세대 플라이휠 전력 저장 시스템 (개념 일러스트)

용어 설명

(주 1)초전도 플라이휠 전력 저장 시스템
플라이휠은 전기 에너지를 고속 회전 본체의 운동 에너지로 변환하여 그 에너지를 저장하는 기계입니다 전력을 고속으로 입력하고 출력 할 수있는 기계입니다 기존 시스템에서, 회전체의 기계적 베어링 손실은 크고 베어링의 마모는 장기 작동이 어려웠다는 것을 의미했다 그러나 초전도 자석과 초전도 대량을 사용함으로써 접촉없이 회전 바디를 부양하는 베어링을 생산할 수 있었고 전력 저장 시스템이 손실이 낮고 유지 보수가 필요하지 않은 전력 저장 시스템이 실현되었습니다

(주 2)2 세대 고온 초전도 와이어
이들은 크롬-니켈베이스 합금 등의 테이프 모양의 금속 기판 등에 중간 층을 형성하여 생성 된 초전도 배선 재료입니다 그런 다음 희귀 한 지구의 요소 (YTrium 등), 바륨 및 구리와 같은 물질의 결정을 형성하여 층을 형성합니다
이들은 액체 질소 (196 ° C)의 온도에서 초전도 상태에 있으며, 전류 밀도가 높고 자기장에서도 속성 저하 또는 AC 손실이 거의 나타나지 않습니다 그것들은 실제 적용에 적용된 고온 초전도 와이어 중에서 가장 높은 성능이있는 재료입니다

(주 3)갑옷 코일 기술
1비즈니스 부문 별 제품 사이트 색인

(주 4)Yamanashi 현 komekurayama 메가 태양 광 발전소
Yamanashi 현은 일본에서 가장 많은 양의 태양 방사선 중 하나를 보유하고 있으며 이상적으로 Yamanashi Precture의 Kofu City의 도쿄 전력 회사와 함께 "Komekurayama Solar Power Station"을 공동으로 건설했습니다 약 80,000 개의 태양 전지판이 447ha를 덮고있는 광대 한 지역에 고지대에 설치되었습니다 연간 1,200kWh를 생성하며, 이는 3,400 개의 일반 가구가 사용하는 전력에 해당합니다 Yamanashi 현은 현재 초전도 플라이휠과 함께 그리드 연결 테스트에 사용하기 위해 1,000kW 광전지 발전소를 건설하고 있습니다 시연 테스트를위한 기본 데이터 수집은 공장이 운영되기 시작한 후에 시작될 계획입니다