Suprajohtavuus sähköenergiatekniikan sovelluksissa
Koski, Roope (2023)
Koski, Roope
2023
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-05-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305045200
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305045200
Tiivistelmä
Suprajohtavuus on tila, jossa monet metallit, metalliseokset sekä yhdisteet menettävät sähkövastuksensa kokonaan ja ulkoinen magneettikenttä ei pääse vapaasti tunkeutumaan materiaaliin, kun lämpötilaa lasketaan kriittisen lämpötilan alapuolelle. Suprajohtavuutta on tutkittu jo yli sata vuotta, 1900-luvun alulta lähtien. Se on herättänyt mielenkiintoa sähköenergian sovelluksissa sen tehotiheyden ja energiatehokkuuden takia. Kuitenkin suprajohtavuuteen liittyy ongelmia, jotka estävät laajamittaisen käyttöönoton.
Työ jakaantuu kolmeen osaan. Ensimmäiseksi käsitellään suprajohtavuuden teoriaa, nykyisiä kaupallisia suprajohdemateriaaleja, korkean lämpötilan suprajohteiden haittoja ja suprajohtavuuden etuja. Toiseksi käsitellään kuutta sähköenergiatekniikan sovellusta, joissa suprajohtavuutta hyödynnetään: kaapeleita, sähkökoneita, vauhtipyörää, vikavirranrajoitinta, sähkömagneettista energiavarastoa ja fuusiota. Tutkimuksessa käydään läpi, miten sovellukset voivat kehittää ja hyödyttää yhteiskuntaa, perusasioita sovelluksista ja esimerkkihankkeita. Lopuksi käydään läpi tulevaisuuden näkymiä liittyen suprajohtavuuteen, sekä laajamittaisen käyttöönoton ongelmia ja hyötyjä. Lähteinä työssä on käytetty Andorista löytyviä vertaisarvioituja artikkeleita, verkkokirjoja sekä aihetta käsittelevää kirjallisuutta ja aiheisiin liittyviä verkkosivustoja.
Työn tarkoituksena oli perehtyä suprajohtavuuden sovelluksiin sähköenergiatekniikassa ja käydä läpi eri hankkeita. Vaikka suprajohtavuudella on potentiaalia tuoda merkittävää taloudellista etua sähköenergia alalle, teknologialla on edelleen haasteita, jotta se yleistyisi kaupallisesti. Kun valmistuskustannuksia saadaan alemmaksi ja suprajohtavuuden integroimista jo olevassa olevaan infrastruktuuriin kehitettyä, niin ala tulee tuomaan merkittävää hyötyä kasvavassa ja fossiilivapaassa yhteiskunnassa.
Työ jakaantuu kolmeen osaan. Ensimmäiseksi käsitellään suprajohtavuuden teoriaa, nykyisiä kaupallisia suprajohdemateriaaleja, korkean lämpötilan suprajohteiden haittoja ja suprajohtavuuden etuja. Toiseksi käsitellään kuutta sähköenergiatekniikan sovellusta, joissa suprajohtavuutta hyödynnetään: kaapeleita, sähkökoneita, vauhtipyörää, vikavirranrajoitinta, sähkömagneettista energiavarastoa ja fuusiota. Tutkimuksessa käydään läpi, miten sovellukset voivat kehittää ja hyödyttää yhteiskuntaa, perusasioita sovelluksista ja esimerkkihankkeita. Lopuksi käydään läpi tulevaisuuden näkymiä liittyen suprajohtavuuteen, sekä laajamittaisen käyttöönoton ongelmia ja hyötyjä. Lähteinä työssä on käytetty Andorista löytyviä vertaisarvioituja artikkeleita, verkkokirjoja sekä aihetta käsittelevää kirjallisuutta ja aiheisiin liittyviä verkkosivustoja.
Työn tarkoituksena oli perehtyä suprajohtavuuden sovelluksiin sähköenergiatekniikassa ja käydä läpi eri hankkeita. Vaikka suprajohtavuudella on potentiaalia tuoda merkittävää taloudellista etua sähköenergia alalle, teknologialla on edelleen haasteita, jotta se yleistyisi kaupallisesti. Kun valmistuskustannuksia saadaan alemmaksi ja suprajohtavuuden integroimista jo olevassa olevaan infrastruktuuriin kehitettyä, niin ala tulee tuomaan merkittävää hyötyä kasvavassa ja fossiilivapaassa yhteiskunnassa.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8709]