Superconducting Magnetic Energy Storage using High Temperature Superconductor for Pulse Power Supply

Superconducting Magnetic Energy Storage Haute Température Critique comme Source Impulsionnelle

Arnaud Badel (1)

1 NEEL - MagSup - Magnétisme et Supraconductivité

A SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) stores energy in the magnetic flux density created by a short-circuited coil. This work studies SMES using High Temperature Superconductor for pulse power applications, and more specifically for Electromagnetic Launcher powering. Comparison with conventional powering using capacitors is conducted and new adapted SMES designs are proposed for this application, leading to consequent gains in energy efficiency. In parallel, the feasibility of such system is investigated through the design and realization of a demonstrator. This demonstrator is an upgrade of an existing HTS SMES tested successfully in 2007. The tests of this new version validate technical solutions for the realization of high power HTS SMES, especially concerning the cooling system and the dielectric insulation. This work was supported by the DGA (the French delegation for ordnance).

Le principe d'un SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage) est le stockage d'énergie dans l'induction magnétique créé par une bobine court-circuitée. Dans ce travail, les possibilités offertes par les SMES en matériau supraconducteur haute température critique sont étudiées pour l'application source impulsionnelle. L'étude est plus particulièrement orientée vers l'alimentation de lanceurs électromagnétiques, pour laquelle l'utilisation de SMES est comparée à l'alimentation conventionnelle par banc de condensateurs. Dans ce cadre, de nouveaux concepts de SMES adaptés à la charge sont proposés, permettant des gains conséquents en terme de rendement énergétique global. En parallèle, la faisabilité pratique d'une alimentation de lanceur par SMES est envisagée par la réalisation d'un démonstrateur. Celui-ci est une évolution d'un dispositif existant testé avec succès en 2007. La réalisation de ce démonstrateur a permis de valider des solutions technologiques concernant notamment le refroidissement et la tenue diélectrique d'un SMES hTc de forte puissance. Ce travail est soutenu par la DGA (Délégation Générale pour l'Armement).

Mots clés: Superconductivity; High Temperature superconductor; SMES; Pulse power

Mots clés: Supraconductivité; matériaux supraconducteurs Haute Température Critique; Stockage d'énergie inductif; Source impulsionnelle

Domaines: Supraconductivité [cond-mat.supr-con]; Energie électrique; Electromagnétisme

Arnaud Badel. Superconducting Magnetic Energy Storage Haute Température Critique comme Source Impulsionnelle. Supraconductivité [cond-mat.supr-con]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00654844⟩