유럽 연구진은 초전도성 터빈을 이용해서 더 효율적인 풍력 발전기를 만드는데 성공했다.

풍력, 특히 해풍을 이용할 수 있는 방법을 개발하는 것이 이 새로운 프로젝트의 목적이다. SUPRAPOWER라고 불리는 유럽 기금의 프로젝트는 더 강력하고, 더 신뢰할 수 있으며, 가벼운 초전도성 풍력 터빈에 대한 연구를 진행하고 있다. 4년 동안의 프로젝트는 스페인의 Tecnalia의 협력 하에서 9 개의 산업체 및 연구기관에서 공동으로 수행되었다.

 

 

더 신뢰할 수 있고, 가벼우며, 더 강력한 초전도성 풍력 터빈.


SUPRAPOWER 연구팀은 현재의 터빈이 더 나은 전력 확장성, 무게 감소, 신뢰성을 제공하기 위한 새로운 해결책이 필요하다고 믿고 있다. 현재의 터빈은 크기가 크고 무게가 무겁기 때문에 고정 및 부력 기초(floating foundation) 비용과 작동 및 유지(opreration and maintenance, O&M) 비용이 많이 든다. 따라서 제조업체는 풍력 터빈의 Q&M 비용을 감소시킬 수 있는 방법에 초점을 맞추어서 연구를 진행하고 있다.

이번 연구팀은 초전도체가 이런 문제를 해결할 수 있다고 예상했다. 연구진은 10 MW의 초전도성 발전기로 효율적이고, 강하며, 간단한 풍력 발전소를 만들 수 있는 방법을 찾았다. 이것은 에너지 및 원재료의 비용을 절감하는데 기여할 것이고, 터빈의 사용 기간을 확대시킬 것이다.

실제로, 프로젝트의 협력자 중 하나인 카를스루에 공과대학(Karlsruhe Institute of Technology)의 연구진은 - 253℃ 이하의 초전도성 코일을 냉각시킬 수 있는 회전 저온 유지 장치를 개발함으로써 초전도성 발전기가 효율적으로 작동할 수 있는지를 확인하고 있다. 이 온도는 전류가 저항 없이 흐를 수 있다는 것을 보장하는데 중요하다. 특정 온도 이하에서, 초전도체는 전기 저항이 없고 손실 없이 전류를 전도한다.

연구진은 다음과 같은 추가적인 설명을 했다. 이러한 냉각기의 냉각 성능이 제한되기 때문에, 이번 연구진은 초전도성 코일 간의 열이 잘 전도된다는 것을 보장할 수 있어야 했다. 게다가, 연구진은 히트 파이프(heat pipe)에 대한 회전 영향을 고려해야 했다. 반대로, 저온 유지 장치는 더 효율적인 단열을 필요로 했다.

이번 연구진의 1차년도의 주요 목적은 모듈 회전 저온 유지 장치의 개념을 입증하는 것이다. 연구진은 초전도성 발전기의 개념적 디자인을 만들 것이다. 2014년에 발전기(500 kW 크기의 발전기) 코일을 만들기 위해서 초전도성 늘림 코일(dummy coil)을 디자인하고, 구성하며, 테스트할 예정이다. 이것은 연구실에서 테스트될 것이다.

이 연구결과의 핵심은 터빈 헤드 질량(head mass)과 전체 크기를 감소시키는 것이다. 이것은 30 %까지 터빈 제조 비용을 감소시킬 것이다.

이 연구결과는 유럽에서 풍력이 비효율적인 에너지라는 개념을 전환하는데 큰 기여를 할 것이다. EU는 온실가스 배출을 매우 감소시키고 에너지 안전 보장을 향상시키기 위한 노력의 일환으로 1990년 수준의 20%까지 온실 가스의 배출을 감소시킬 목표를 설정했다.

그리니치(Greenwich)의 탄소 관리 계획은 향후 10년 동안 에너지 사용으로 인한 탄소 배출을 40%까지 감소시킬 예정이다. 이번 연구진은 2016년까지 탄소 감소 프로젝트에 6백만 파운드를 투자할 계획을 가지고 있다.

 

 

 

 

Nanowerk News) Harnessing the wind's energy is the objective of a new project, which aims to provide an important breakthrough in offshore wind industrial solutions. The EU-funded project, called SUPRAPOWER, is working on a more powerful, reliable and lightweight superconducting offshore wind turbine.

The four-year project has the expertise of nine European partners from industry and science under the coordination of Tecnalia in Spain. The SUPRAPOWER team believes that current turbines need new solutions to provide better power scalability, weight reduction and reliability. This is because their enormous size and weight drives up the cost of both fixed and floating foundations, as well as operation and maintenance (O&M) costs.

Manufacturers have been focusing on ways to reduce the O&M costs of wind turbines for some time. This is where the team at Technalia think they may have the edge by means of superconduction. They see this as the way forward in building an efficient, robust, and compact wind power plant with a 10 MW superconducting generator.

This will contribute to substantial savings on energy and raw materials, and extend the service life of the turbine. Indeed, superconductivity is an area in which one of the project's collaborators, the Cryogenic Engineering Division at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT), is focusing on.

Researchers specialised in technical physics are working on ways to ensure that the superconducting generator can run efficiently by developing a rotating cryostat which can cool the superconducting coils down to minus 253 °C. This temperature is crucial for ensuring that the electric current flows without resistance. Below a certain temperature, superconductors have no electrical resistance and conduct electricity without loss.

Dr Holger Neumann, head of the Cryogenic Engineering Division, explains further: 'Since the cooling performance of such coolers is limited, we must ensure that heat between them and the superconducting coils is conducted well. Besides, we must consider the influence of rotation on the heat pipes we may use. On the other hand, the cryostat needs a highly effective thermal insulation.'

Project coordinador, Iker Marino Bilbao from Technalia's Energy and Environmental Division, adds, 'Our main objectives for the first year is to validate the modular rotating cryostat concept. We will then produce a conceptual design of the superconducting scale generator. As well as design, construct, and test superconducting dummy coils for the construction of generator (500 kW scale generator) coils in 2014.

These will be tested at the laboratory.' Accordingly, their breakthrough solutions promise to reduce turbine head mass and overall size which, in turn, will reduce turbine manufacturing cost by 30 %. Wind power is expected to make a major contribution in turning around inefficient energy across Europe. The EU has set a target to cut its emissions to 20 % below 1990 levels as part of efforts to dramatically reduce greenhouse gas emissions and enhance energy security.

Greenwich’s carbon management plan has set out how it will reduce carbon emission from energy use by 40 per cent over the next decade, while the university has committed to investing ￡6 million on carbon reduction projects by 2016.