Language
Country/Area
No result found
Mengapa 'misteri dingin' bahan superkonduktor sangat penting bagi teknologi motor masa depan?
Dengan semakin tingginya penekanan pada efisiensi energi, penerapan material superkonduktor dalam teknologi motor semakin mendapat perhatian. Motor superkonduktor adalah sistem motor yang memanfaatkan sifat-sifat superkonduktor untuk mencapai resistansi DC hampir nol, sehingga meningkatkan efisiensi secara signifikan. Namun, "misteri suhu rendah" dari material superkonduktor membatasi penerapan kritisnya dalam aplikasi bervolume tinggi. Artikel ini akan membahas sejarah, status terkini, dan tantangan masa depan motor superkonduktor, serta bagaimana tantangan ini akan memengaruhi pengembangan teknologi motor di masa mendatang.
Superkonduktor mencapai resistansi listrik nol pada suhu transisi tertentu, yang memungkinkannya menghasilkan medan magnet yang sangat tinggi yang tidak mungkin dicapai pada motor konvensional.
Tinjauan Sejarah
Konsep motor superkonduktor bukanlah hal baru. Faktanya, pada awal tahun 1831, Michael Faraday menciptakan motor homopolar DC paling awal. Seiring berjalannya waktu, penelitian tentang penerapan superkonduktor pada motor homopolar DC secara bertahap meningkat. Pada tahun 2005, General Atomics dari Amerika Serikat dianugerahi kontrak untuk membuat motor homopolar superkonduktor berkecepatan rendah dan besar untuk digunakan dalam propulsi kapal.
Generator homopolar superkonduktor diperkirakan memiliki potensi untuk berfungsi sebagai sumber daya berdenyut untuk sistem senjata laser, meskipun mesin tersebut masih menghadapi tantangan dalam aplikasi praktis. Mesin superkonduktor sinkron AC awal menggunakan superkonduktor logam suhu rendah dan memerlukan pendinginan dengan helium cair, yang membatasi aplikasinya. Namun dengan perkembangan teknologi superkonduktor suhu tinggi, mesin yang menggunakan superkonduktor keramik mulai menarik perhatian luas di pasar.
Munculnya motor superkonduktor suhu tinggi telah membawa harapan baru bagi generator dan motor propulsi kapal terbesar.
Minat Saat Ini
Saat ini, minat terhadap motor superkonduktor keramik sinkron AC difokuskan pada mesin besar seperti generator yang digunakan di pembangkit listrik utilitas dan kelautan, serta motor yang digunakan dalam propulsi kapal. AMSC, bersama dengan Northrop Grumman, telah mengembangkan dan mendemonstrasikan motor propulsi kelautan superkonduktor 36,5 MW. Motor ini dianggap sebagai teknologi yang kuat untuk turbin angin karena sifatnya yang ringan, yang secara efektif dapat mengurangi biaya keseluruhan fasilitas pembangkit listrik.
Turbin angin komersial pertama diharapkan akan dipasang sekitar tahun 2020, yang membuka jalan bagi pengembangan energi terbarukan di masa mendatang.
Karakteristik ringan dari generator superkonduktor akan membawa perubahan revolusioner pada teknologi pembangkit listrik tenaga angin.
Analisis kelebihan dan kekurangan
Perbandingan dengan motor konduktor tradisional
Motor superkonduktor memiliki kelebihan yang signifikanmotor tradisional, tetapi motor ini juga memiliki beberapa tantangan dan keterbatasan. Pertama-tama, keuntungan motor superkonduktor meliputi:
- Mengurangi kerugian resistansi pada elektromagnet rotor.
- Dengan kapasitas daya yang sama, ukuran dan berat mesin berkurang drastis.
Namun, keuntungan ini disertai dengan beberapa kerugian, seperti:
- Biaya, ukuran, dan kompleksitas sistem pendingin.
- Ketika material superkonduktor kehilangan status superkonduktornya, motor akan tiba-tiba berhenti bekerja.
- Ketidakstabilan kecepatan rotor.
- Sistem kontrol elektronik diperlukan untuk operasi aktual, yang dapat meningkatkan biaya pengoperasian.
Perbandingan antara superkonduktor suhu tinggi dan superkonduktor suhu rendah
Superkonduktor suhu tinggi (HTS) dapat mencapai superkonduktivitas pada suhu nitrogen cair yang lebih mudah didapat, sementara penggunaan helium cair akan meningkatkan biaya. Superkonduktor suhu tinggi biasanya berupa bahan keramik, tetapi lebih rapuh dan sulit dimanipulasi daripada superkonduktor paduan logam, seperti paduan niobium-titanium. Selain itu, superkonduktor keramik tidak dapat disambung dengan baut atau pengelasan, yang meningkatkan biaya produksi. Dalam kondisi transien, superkonduktor keramik lebih mudah digerakkan oleh medan magnet yang berosilasi dan kehilangan superkonduktivitasnya, yang juga merupakan salah satu masalah yang perlu dipecahkan di masa mendatang.
Cara mengatasi tantangan superkonduktor keramik yang kehilangan superkonduktivitas selama perubahan transien akan menjadi kunci untuk mendorong kemajuan teknologi motor superkonduktor.
Jika melihat ke masa depan, evolusi teknologi yang ditimbulkan oleh material superkonduktor tidak diragukan lagi akan berdampak besar pada teknologi motor. Namun, bagaimana cara mengatasi tantangan yang ada dan memanfaatkan sepenuhnya potensi motor superkonduktor telah menjadi isu yang mendesak bagi para profesional industri. Seiring kemajuan teknologi, dapatkah kita benar-benar mengharapkan material superkonduktor tersebar luas dalam aplikasi sehari-hari?
