Análisis electromecánico de una bobina superconductora de alta temperatura para sistemas de almacenamiento de energía (SMES)

Abstract

El objetivo del proyecto es la determinación del estado tensional de una bobina superconductora de un sistema SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage). La primera parte del trabajo se centró en la realización de un modelo homogéneo de la cinta superconductora HTS. Posteriormente, el modelo se validó con resultados experimentales y fuentes bibliográficas. Como segunda parte, se propusieron un modelo analítico y otro computacional para el cálculo del estado tensional en la bobina. Cálculos realizados utilizando el modelo homogeneizado. En paralelo se realizaron varios experimentos con el objetivo de aportar datos para contrastar los cálculos. Los cálculos de tensiones y deformaciones fueron entonces comparados entre distintos métodos y con los resultados experimentales. El trabajo ofreció satisfactoriamente estrategias para el cálculo de un modelo homogeneizado para una cinta HTS además de para el cálculo de tensiones. Los resultados experimentales mostraron cierta divergencia con los cálculos. La razón de dicha diferencia entre cálculos y mediciones podrían estar relacionadas con el desconocimiento de las propiedades exactas de los materiales o con la falta de precisión en la medición.

The objective of the project was the determination of the stress distribution of a superconducting HTS coil part of a SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) system. The first part of the work focused on the development of a homogeneous model of the HTS tape. Subsequently, the model was validated with experimental results and bibliography. As a second part, an analytical and a computational model for the calculation of the stress state in the coil were proposed. Calculations performed using the homogenized model. In parallel, several experiments were carried out with the aim of providing data to contrast the calculation results. The stress and strain calculations were then compared between different methods and with the experimental results. The work successfully provided strategies for the calculation of a homogenized model for an HTS tape as well as for the calculation of stresses. The experimental results showed some divergence with the calculations. The reason for such difference could be related to the lack of knowledge of the exact material properties or to the lack of reliability in the measurement procedure.