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O futuro surpreendente dos motores supercondutores: como eles revolucionarão nosso mundo energético?
À medida que a demanda global por energia renovável continua a aumentar, os motores supercondutores se tornaram uma estrela em ascensão na tecnologia de energia com sua eficiência e desempenho excepcionais. Este sistema de motor depende das propriedades livres de resistência dos materiais supercondutores, o que lhe confere vantagens operacionais distintas em relação aos motores tradicionais. Este artigo explorará o histórico de desenvolvimento, as tendências atuais e possíveis mudanças futuras dos motores supercondutores.
Princípios básicos dos motores supercondutores
Um motor supercondutor é um sistema elétrico que depende de um ou mais elementos supercondutores. Devido às características de resistência zero dos materiais supercondutores em termos de resistência CC, os motores supercondutores geralmente apresentam maior eficiência. Um dos parâmetros mais importantes é sua capacidade de gerar campos magnéticos extremamente altos, o que não é possível com motores convencionais. Esse recurso leva a uma redução significativa no tamanho do motor, o que significa que sua densidade de potência é bastante melhorada.
Revisão de História
Em 1831, Michael Faraday inventou o motor homopolar, que marcou o início da história dos motores elétricos. Em 2005, a General Atomics recebeu um contrato para desenvolver um grande motor homopolar supercondutor de baixa velocidade para uso na propulsão de navios.
Geradores homopolares supercondutores são considerados fontes de energia pulsada para sistemas de armas a laser. Entretanto, os motores homopolares do passado eram desafiadores para a maioria das aplicações. Nos últimos anos, motores supercondutores síncronos CA que usam supercondutores de alta temperatura têm gradualmente atraído a atenção da indústria.
Foco atual
Atualmente, o interesse em máquinas supercondutoras cerâmicas síncronas CA está focado em máquinas grandes, como geradores para usinas de energia marítimas e de serviços públicos, e motores para propulsão de navios. A American Superconductor e a Northrop Grumman demonstraram um motor de propulsão naval supercondutor cerâmico de 36,5 megawatts, mostrando o potencial dos motores supercondutores.
"O advento dos geradores supercondutores permitiu que o peso e o volume dos geradores fossem significativamente reduzidos em comparação aos geradores síncronos de acionamento direto, o que pode ter um impacto no custo de toda a turbina eólica."
Vantagens e desvantagens dos motores supercondutores
Comparação com motores condutores tradicionais
Os motores supercondutores geralmente têm as seguintes vantagens sobre os motores convencionais:
- Perdas resistivas reduzidas (somente eletroímã do rotor).
- Redução de tamanho e peso na capacidade de potência sem considerar o equipamento de refrigeração.
No entanto, eles também enfrentam os seguintes desafios:
- Custo, tamanho e complexidade dos sistemas de refrigeração.
- Quando um supercondutor deixa seu estado supercondutor, a operação do motor ou gerador cairá ou falhará repentinamente.
- Tendência da velocidade do rotor se tornar instável.
Supercondutores de alta temperatura e supercondutores de baixa temperatura
Supercondutores de alta temperatura superconduzem em temperaturas de nitrogênio líquido relativamente prontamente disponíveis, o que é mais econômico do que o hélio líquido comumente usado. No entanto, os supercondutores cerâmicos são mais frágeis do que os supercondutores de ligas metálicas tradicionais, como as ligas de nióbio-titânio, e não podem ser transformados em juntas supercondutoras por parafusos ou soldagem, o que pode aumentar os custos de produção.
Mesmo assim, supercondutores cerâmicos podem ser expulsos de seu estado supercondutor mais facilmente sob campos magnéticos pulsantes, o que pode causar problemas se houver mudanças repentinas na carga ou no fornecimento.À medida que a tecnologia dos motores supercondutores amadurece, seremos capazes de testemunhar seu uso generalizado na vida cotidiana em um futuro próximo?
