CLIMATE-RESponsive mechanisms of Thermal Energy Storage in the development of energy and environmentally efficient building envelopes

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Miroslav Čekon
Prijímateľ	Slovenská technická univerzita v Bratislave
Celkový rozpočet	148 306,80 €
Príspevok poskytovateľa	148 306,80 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	august 2024
Koniec realizácie	júl 2026
Kategória výskumníka	R4
Vedná oblasť	Fyzikálne, technické vedy a matematika

Anotácia

Hlavným cieľom projektu je navrhnúť a overiť nový koncept stabilizačných vrstiev na vysokoteplotných supravodivých páskach typu REBCO pre účely: (1) obmedzovačov skratových prúdov tzv. SCFCLs; (2) nízkostratového TORT kábla. V rámci riešenia projektu budú testované krátke cca 10 cm dlhé vzorky. Pri využití REBCO pások pre účely SCFCL je potrebná úprava komerčne vyrábaných pások dodatočnou tepelnou stabilizáciou. Spomenutá tepelná stabilizácia musí spĺňať viacero kritérií: (1) pri kontakte so supravodivou REBCO vrstvou je uprednostňovaný vysoký elektrický odpor; (2) v limitnom režime dochádza obzvlášť v oblastiach „hot spot“ k rýchlemu prehriatiu supravodivej vrstvy, takže pre rýchly odvod tepla zo samotnej supravodivej vrstvy je potrebná dostatočná tepelná vodivosť; (3) takisto tepelná rozťažnosť nových vrstiev musí byť v súlade s rozťažnosťou REBCO pásky z dôvodu zamedzenia delaminácie týchto vrstiev. Pre účely tepelnej stabilizácie a ochránenia supravodivej pásky pri prúdovom preťažení na defektných miestach (tzv. hot spots) bude realizovaný koncept CFD (current flow diverter), pri ktorom využijeme rôzne stratégie úpravy povrchu stabilizačnej Ag vrstvy a následné napovlakovanie upravenej pásky materiálmi vyznačujúcimi sa dobrou tepelnou vodivosťou a zároveň vysokým elektrickým odporom (napr. AlN, Al2O3). V prípade použitia REBCO pások pre účely nízkostratových TORT káblov je potrebné pásky najskôr tzv. filamentovať (predeliť supravodivú vrstvu spolu so stabilizačnými vrstvami nad ňou na užšie filamenty). Po takomto procese je však nevyhnutné filamentované REBCO vrstvy ochrániť pred vonkajšími vplyvmi (vlhkosť, teplota, chemické látky,…) dodatočnou vrstvou/vrstvami, ktoré budú zároveň chemicky kompatibilné so supravodičom a zabezpečia tepelnú stabilizáciu. Za potvrdenie vhodnosti tohto konceptu budeme považovať úspešné zhotovenie krátkeho TORT kábla, ktorý bude pozostávať z filamentovaných REBCO pások s dodatočnou úpravou navinutých na kompozitné jadro. Kombináciou vyššie uvedených materiálov dokážeme vytvoriť inovatívny TORT supravodivý kábel s výrazne zníženými magnetickými stratami. Ďalším ukazovateľom úspešnosti projektu bude modifikácia supravodivej pásky s cieľom zvýšiť jej tepelnú odolnosť pri vysokých elektrických poliach (150 V/m pri 50 ms) a zamedziť jej nezvratnému poškodeniu. V neposlednom rade je potrebné spomenúť numerickú simuláciu, pomocou ktorej dokážeme vopred predikovať efektívnosť navrhnutého konceptu, a tým zabrániť zbytočnému zničeniu drahých supravodivých pások.