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rapporti - Deliverable

Studi e modellazioni per l’analisi del funzionamento e delle possibilità di inserimento di cavi superconduttori in reti elettriche AC e DC: affinamento modellistica di sistema per cavi AC in ReBCO o BSCCO e sviluppi preliminari percavi DC in MgB2

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Studi e modellazioni per l’analisi del funzionamento e delle possibilità di inserimento di cavi superconduttori in reti elettriche AC e DC: affinamento modellistica di sistema per cavi AC in ReBCO o BSCCO e sviluppi preliminari percavi DC in MgB2

In questo rapporto sono riportati in dettaglio gli avanzamenti ottenuti nella modellistica di cavi superconduttori. In particolare, sono riportati lo sviluppo di nuove formulazioni per la rappresentazione della energia trasferita al fluido criogenico, lo sviluppo e l’applicazione di una metodologia per l’ottimizzazione della configurazione di cavi superconduttori coassiali in diverse condizioni operative, un’indagine preliminare sulle possibilità di utilizzo di cavi superconduttori per la connessione di impianti rinnovabili alla rete elettrica e, infine, un’analisi di letteratura sull’impiego di di-boruro di magnesio per cavi superconduttori DC raffreddati con elio gassoso.

I cavi superconduttori (SC) permettono il trasporto di grandi quantità di energia elettrica con perdite molto inferiori rispetto ai cavi convenzionali, a patto di operare a temperature opportune. Questo rende la superconduttività particolarmente interessante per i collegamenti di potenza di grandi centri urbani o il collegamento alla rete di grandi impianti rinnovabili da aree remote.

 

Oggigiorno, i cavi SC non hanno ancora raggiunto la maturità tecnologica. È quindi fondamentale sviluppare modelli che descrivano il più realisticamente possibile il loro comportamento, per ottimizzarne la progettazione e le performance, per valutarne il comportamento nella rete elettrica e gli aspetti economici. In tale contesto, RSE ha già portato avanti attività di sviluppo ed implementazione di modelli al fine di simulare gli aspetti fondamentali dei cavi superconduttori.

 

In questo rapporto sono riportati in dettaglio gli avanzamenti ottenuti nella modellistica riguardo allo sviluppo di nuove formulazioni per la rappresentazione della energia trasferita al fluido criogenico a causa dell’attrito e al confronto dei risultati delle simulazioni numeriche con le nuove formulazioni rispetto alle precedenti; allo sviluppo e all’ applicazione di una metodologia per l’ottimizzazione della configurazione di cavi superconduttori coassiali in diverse condizioni operative; un’indagine preliminare sulle possibilità di utilizzo di cavi superconduttori per la connessione di impianti rinnovabili alla rete elettrica, soprattutto nel settore offshore dove sono in gioco potenze particolarmente elevate e lunghe distanze; un’analisi di letteratura riguardo all’utilizzo di superconduttori in di-boruro di magnesio per realizzare linee di potenza in corrente continua DC, raffreddate in elio gassoso e, infine, alcune considerazioni preliminari per individuare casi studio nella rete elettrica per l’applicazione di cavi superconduttori.

 

Gli sviluppi futuri di questa attività prevedono un affinamento delle tecniche modellistiche sia per quanto riguarda l’analisi fluido-dinamica che l’analisi tecnico-economica di cavi superconduttori con l’obiettivo di approssimare in modo sempre più fedele la fisica dei dispositivi, con particolare rilievo per i cavi in MgB2 per il collegamento di impianti rinnovabili offshore alla terraferma.

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