Si studiano i dispostivi e i sistemi superocnduttivi di potenza. In
particolare si sviluppano le seguenti applicazioni
- Accumulatori di energia (SMES)
- Limitazione di corrente di guasto (SFCL)
- Trasmissione e distribuzione DC dell'eenergia elettrica
- Levitazione magnetica, generazione di campi magnetici e impiego
nelle macchine
Tra i superconduttori disponibili si considerano sia il diboruro
di magnesio (MgB2) che i materiali ad alta temperatura critica
(HTS).
Si sviluppano i modelli numerici non lineari per la progettazione
e l'ottimizzazione dei dispositivi superocnduttivi.
Si anlizzano inoltre i dispostivi per il trattamento
elettromagentico dei materiali a livello industriale. Tra questi
figurano i riscaldatori ad induzione ad alta efficienza (sia per
l'alluminio che per l'acciaio) e i filtri elettromagnetici per la
rimozione di microinquinanti da liquidi e polveri sottili da
atmosfera.
Le attività di ricerca sono svolte in collaborazione con numerose
industrie ed enti di ricerca.
Relativamente ai sistemi a superconduttore per l'accumulo di
energia (SMES), presso il Laboratorio di Ingegneria
Magnetofluidodinamica e Superconduttività Applicata (LIMSA)
dell'Università di Bologna è stato progettato e brevettato un
sistema di accumulo dell'energia basato su uno SMES
(Superconducting Magnetic Energy Storage) raffreddato mediante
combustibile criogenico. Il dispositivo è ideato in particolare per
essere alloggiato nel serbatoio dei veicoli ibridi (dotati di
motore a combustione interna associato ad un motore/generatore
elettrico) alimentati ad idrogeno liquido, ed in prospettiva a
metano liquido se i superconduttori in grado di operare al
corrispondente livello di temperatura verranno adeguatamente
sviluppati. Nei veicoli a trazione ibrida, ma anche nei veicoli
dotati di fuel-cell, la funzione principale del sistema di accumulo
dell'energia elettrica è quella di erogare potenza nei momenti di
maggiore richiesta (accelerazioni) e assorbire potenza nei momenti
di eccedenza (decelerazioni). Uno SMES presenta caratteristiche
tecniche favorevoli per l'applicazione come sistema di accumulo a
bordo di veicoli ibridi, in quanto offre elevata potenza per unità
di massa, basse perdite, e la possibilità di sostenere migliaia di
cicli di carica/scarica veloce. L'obiettivo della ricerca pertanto
è l'analisi del sistema e dei flussi di potenza attraverso i
convertitori di interfacciamento con il sistema elettrico del
veicolo. Per ciascuno dei componenti fondamentali ci si propone di
sviluppare i modelli teorici ed i codici di calcolo e di validare
tali modelli con i dati sperimentali disponibili. Relativamente ai
dispositivi per la limitazione delle correnti di guasto (FCL), una
parte considerevole della ricerca è volta allo studio delle perdite
nel superconduttore in regime di corrente alternata ed allo studio
della distribuzione di corrente nei cavi superconduttori
multifilamentari. Poiché tali dispositivi sono finalizzati al
miglioramento della Power Quality, ci si propone inoltre di
simulare il comportamento degli stessi all'interno della rete, al
fine di ottimizzarne le prestazioni e di valutarne la convenienza
rispetto ai sistemi convenzionali. Verranno studiati sia sistemi
che utilizzano materiale superconduttore a bassa Tc (NbTi e Nb3ST),
sia sistemi che utilizzano i materiali superconduttori ad alta Tc
(YBCO, BiSCCO). Relativamente ai filtri ed ai separatori magnetici,
l'obiettivo generale è lo studio sistematico dei fenomeni,
accoppiati in modo non lineare, di origine elettromagnetica,
termica e fluidodinamica nelle applicazioni EPM (Electromagnetic
Processing of Materials) di più rilevante interesse
tecnologico-industriale. L'applicazione simultanea di campi
magnetici statici, alternativi, rotanti, traslanti, impulsati e
modulati da luogo all'insorgere di un sistema di forze che, agendo
direttamente su materiali (o miscele) rendono possibile una
molteplicità di applicazioni tecnologico-industriali. Fra le più
promettenti vi sono: i trattamenti termici ad alta efficienza, la
rimozione dei microinquinanti dai liquidi e l'abbattimento del
particolato atmosferico ultra-fine. Possibili applicazioni
industriali riguardano la desolforazione del carbone, la
purificazione delle acque di scarico industriali ed urbane, il
controllo dell'emissione dei gas combusti nelle centrali
termoelettriche, nelle acciaierie, nei cementifici, nelle cartiere.
Per applicazioni HGMS (High Gradient Magnetic Separation) la
tecnologia superconduttiva è imprescindibile, a causa degli intensi
campi magnetici necessari per elevare le prestazioni e permettere,
ad esempio, l'estrazione delle impurità dagli acciai e
l'abbattimento degli agenti inquinanti quali PM10, PM2.5 etc.. Un
ulteriore obiettivo della ricerca è la formulazione di metodologie
per l'analisi ed il progetto dei sistemi studiati. Lo studio è
rivolto sia alla formulazione dei modelli sia allo sviluppo di
metodi risolutivi adeguati. Tra i risultati della ricerca, una
parte significativa è costituita dal confronto delle capacità e
delle prestazioni dei metodi sviluppati nell'ambito della stessa e
quelli reperibili in letteratura. Si sono stabiliti accordi con i
più importanti Laboratori Nazionali ed Internazionali che svolgono
ricerche nel settore della Superconduttività Applicata, così come
risulta anche dai lavori pubblicati congiuntamente e dai contratti
di ricerca ottenuti.
