Mélanie Thomas
Une équipe dirigée par Christoph Utschick et le professeur Rudolf Gross, physiciens à l’Université strategy de Munich (TUM), a développé une bobine avec des fils supraconducteurs capables de transmettre une puissance de in addition de cinq kilowatts sans call et avec seulement de faibles pertes. Le large champ d’applications envisageables comprend les robots industriels autonomes, les équipements médicaux, les véhicules et même les aéronefs.
La transmission d’énergie sans get hold of s’est déjà imposée comme une technologie clé pour la recharge de petits appareils tels que les téléphones portables et les brosses à dents électriques. Les utilisateurs souhaiteraient également que la recharge sans speak to soit disponible pour les machines électriques as well as grandes telles que les robots industriels, les équipements médicaux et les véhicules électriques.
Ces appareils peuvent être placés sur une station de charge lorsqu’ils ne sont pas utilisés. Cela permettrait d’utiliser efficacement des temps d’inactivité même courts pour recharger leurs batteries. Cependant, les systèmes de transmission actuellement disponibles pour une recharge haute overall performance dans la gamme des kilowatts et moreover sont grands et lourds, automobile ils sont basés sur des bobines de cuivre.
Travaillant en partenariat de recherche avec les sociétés Würth Elektronik eiSos et le spécialiste des revêtements supraconducteurs Theva Dünnschichttechnik, une équipe de physiciens dirigée par Christoph Utschick et Rudolf Gross a réussi à créer une bobine avec des fils supraconducteurs capables de transmettre de l’énergie sans contact de l’ordre de as well as de cinq. kilowatts (kW) et sans perte significative.
Réduction de la perte de courant alternatif dans les supraconducteurs
Cela signifiait que les chercheurs devaient surmonter un défi. Des pertes de courant alternatif mineures se produisent également dans les bobines de transmission supraconductrices. Ces pertes augmentent au fur et à mesure que les performances de transmission augmentent, avec un impression décisif : la température de area des fils supraconducteurs augmente et la superconduction s’effondre.
Les chercheurs ont développé une conception de bobine spéciale dans laquelle les enroulements individuels de la bobine sont séparés les uns des autres par des entretoises. «Cette astuce réduit considérablement la perte de courant alternatif dans la bobine», explique Christoph Utschick. “En conséquence, une transmission de puissance aussi élevée que la plage de kilowatts est possible.”
Optimisation avec des simulations analytiques et numériques
L’équipe a choisi un diamètre de bobine pour leur prototype qui a abouti à une densité de puissance additionally élevée que ce qui est doable dans les systèmes disponibles dans le commerce. «L’idée de base des bobines supraconductrices est d’obtenir la résistance de courant alternatif la as well as faible probable dans le plus petit espace d’enroulement doable et ainsi de compenser le couplage géométrique réduit», déclare Utschick.
Cela a appelé les chercheurs à résoudre un conflit fondamental. S’ils réduisaient la distance entre les enroulements de la bobine supraconductrice, la bobine serait très compacte, mais il y aurait un risque d’effondrement de la supraconduction pendant le fonctionnement. Des séparations moreover importantes entraîneraient en revanche une densité de puissance moreover faible.
«Nous avons optimisé la distance entre les enroulements individuels à l’aide de simulations analytiques et numériques», explique Utschick. “La séparation est approximativement égale à la moitié de la largeur du conducteur de bande.” Les chercheurs veulent maintenant travailler à augmenter encore la quantité de puissance transmissible.
Domaines d’application passionnants
S’ils réussissent, la porte s’ouvrira à un grand nombre de domaines d’application très intéressants, par exemple des utilisations en robotique industrielle, véhicules de transportation autonomes et équipements médicaux de haute technologie. Utschick envisage même des véhicules de class électriques qui peuvent être chargés dynamiquement sur la piste de training course, ainsi que des avions électriques autonomes.
L’applicabilité à grande échelle du système se heurte toujours à un obstacle. Les serpentins nécessitent un refroidissement consistent à l’azote liquide et les récipients de refroidissement utilisés ne peuvent pas être en métal. Les parois des récipients en métal chaufferaient autrement considérablement dans le champ magnétique, tout comme une casserole sur une cuisinière à induction.
«Il n’existe pas encore de cryostat comme celui-ci disponible dans le commerce. Cela signifiera un energy de développement considérable», déclare Rudolf Gross, professeur de physique system à l’Université procedure de Munich et directeur du Walther-Meissner-Institute of l’Académie bavaroise des sciences et des sciences humaines. “Mais les réalisations jusqu’à présent représentent un progrès majeur pour la transmission de puissance sans get hold of à des niveaux de puissance élevés.”
