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El sorprendente futuro de los motores superconductores: ¿Cómo revolucionarán nuestro mundo energético?
A medida que la demanda mundial de energía renovable continúa aumentando, los motores superconductores se han convertido en una estrella en ascenso en la tecnología energética con su excelente eficiencia y rendimiento. Este sistema de motor se basa en las propiedades libres de resistencia de los materiales superconductores, lo que le otorga claras ventajas operativas sobre los motores tradicionales. Este artículo explorará la historia del desarrollo, las tendencias actuales y los posibles cambios futuros de los motores superconductores.
Principios básicos de los motores superconductoresUn motor superconductor es un sistema eléctrico que se basa en uno o más elementos superconductores. Debido a las características de resistencia cero de los materiales superconductores en términos de resistencia de CC, los motores superconductores generalmente exhiben una mayor eficiencia. Uno de los parámetros más importantes es su capacidad de generar campos magnéticos extremadamente altos, lo que no es posible con los motores convencionales. Esta característica supone una reducción significativa del tamaño del motor, lo que supone una mejora considerable de su densidad de potencia.
Revisión de la historia
Los generadores homopolares superconductores se consideran fuentes de energía de pulso para sistemas de armas láser. Sin embargo, los motores homopolares del pasado han supuesto un desafío para la mayoría de las aplicaciones. En los últimos años, los motores superconductores síncronos de CA que utilizan superconductores de alta temperatura han atraído gradualmente la atención de la industria.En 1831, Michael Faraday inventó el motor homopolar, que marcó el inicio de la historia de los motores eléctricos. En 2005, General Atomics recibió un contrato para desarrollar un motor homopolar superconductor de gran tamaño y baja velocidad para su uso en la propulsión de barcos.
Enfoque actual
Actualmente, el interés en las máquinas superconductoras cerámicas síncronas de CA se centra en máquinas de gran tamaño, como generadores para centrales eléctricas marinas y de servicios públicos, y motores para la propulsión de barcos. American Superconductor y Northrop Grumman han demostrado un motor de propulsión de barco superconductor cerámico de 36,5 megavatios, mostrando el potencial de los motores superconductores.
Ventajas y desventajas de los motores superconductores Comparación con los motores de conductor tradicionales"La llegada de los generadores superconductores ha permitido reducir significativamente el peso y el volumen de los generadores en comparación con los generadores síncronos de accionamiento directo, lo que podría repercutir en el coste de todo el aerogenerador".
Los motores superconductores generalmente tienen las siguientes ventajas sobre los motores convencionales:
- Pérdidas resistivas reducidas (sólo electroimán del rotor).
- Reducción de tamaño y peso en capacidad de potencia sin considerar equipos de refrigeración.
Sin embargo, también se enfrentan a los siguientes desafíos:
-
Costo, tamaño y complejidad de los sistemas de enfriamiento.
- Una vez que un superconductor abandona su estado superconductor, el funcionamiento del motor o generador disminuirá o fallará repentinamente.
- Tendencia de la velocidad del rotor a volverse inestable.
Superconductores de alta temperatura y superconductores de baja temperatura
Los superconductores de alta temperatura superconducen a temperaturas de nitrógeno líquido relativamente disponibles, lo que resulta más rentable que el helio líquido de uso común. Sin embargo, los superconductores cerámicos son más frágiles que los superconductores de aleaciones metálicas tradicionales, como las aleaciones de niobio y titanio, y no se pueden formar uniones superconductoras mediante pernos o soldadura, lo que puede aumentar los costos de producción. Aun así, los superconductores cerámicos pueden salir de su estado superconductor más fácilmente bajo campos magnéticos pulsantes, lo que podría causar problemas si hay cambios repentinos en la carga o el suministro.A medida que la tecnología de motores superconductores madure, ¿seremos capaces de presenciar su uso generalizado en la vida diaria en un futuro próximo?
