Potential evolutions in a large experimental plant

Potential evolutions in a large experimental plant Evoluzioni potenziali in un grande impianto sperimentale Giuseppe Maffia (e contributi di Alessandro Lampasi, Pietro Zito) Divisione FSN-FUSTEC ENEA, Centro Ricerche Frascati Workshop Supercapacitors and energy storage, Frascati 13 Maggio 2016

Sommario - Supercondensatori: caratteristiche - Applicazioni gia esistenti - Applicazioni in ambito sperimentale ed in particolare fusionistico - alimentazioni elettriche in sistemi impulsati - sostituzione dei volani per energy storage - alimentazioni di DTT - sostituzione delle SNU (ed alimentazioni di impianti a RF ) - Applicazioni nel settore industriale - Conclusioni 2

Supercondensatori: caratteristiche Le caratteristiche dei supercondensatori sono sintetizzabili in: - elevata capacità specifica 5 30 farad/grammo - tempo di ricarica alcuni secondi alcuni minuti - tempo di auto scarica alcuni giorni - potenza specifica 5.000 W/kg - durata di vita utile 500.000 cicli di carica scarica - rendimento 0,85 0,98 - energia specifica 4 5 Wh/kg - costo 10.000 /kwh Nonostante la bassa energia specifica e l elevato costo se confrontati con gli accumulatori ( rispettivamente 4 5 Wh/kg contro 30 45 Wh/kg e 10.000 /kwh contro 120-150 /kwh ) l elevata capacità e la ricarica pressoché istantanea rendono i supercondensatori proponibili per applicazioni fin ad ora impensabili. 3

Diagramma di Ragone 4

Applicazioni gia esistenti: bus Shanghai 2010 5

Applicazioni gia esistenti: Ampère Ampère : traghetto a propulsione elettrica Lavik-Oppedal 6 km in 30 m circa a 10 nodi 34 volte/giorno L=80 m Catamarano Scafo in alluminio 360 passeggeri 120 auto 2 motori da 450 kw Batterie ioni-litio Capacità di carica 1 MWh ( piu viaggi ) Densità energia delle batterie 100 Wh/kg Peso del pacco batteria 10 tonnellate 3 banchi batterie, 1 a bordo e 2 a terra 6

ProptoSphera: Alimentazione esistente Bobine 7

ProtoSphera: Bobine con Supercondensatori 8

ProtoSphera: Bobine risultati-simulazioni 9

ProtoSphera: Upgrade alimentazione Pinch 10

ProtoSphera: Pinch risultati-simulazioni (1) 11

ProtoSphera: Pinch risultati-simulazioni ( 2 ) 12

Alternatore FTU : 250 MVA 3600 giri/min 13

Alternatore FTU possibile sostituzione 14

DTT: Alimentazione CS2U supercondensatori 15

DTT: CS2U risultati simulazione ( 1 ) 16

DTT: Sostituzione delle SNU 19

DTT: SNU risultati simulazione ( 1 ) 20

Applicazioni nel settore industriale - UPS (Uninterruptible Power Supply ) - Buffer di potenza - Presse, magli, punzonatrici e cesoie: la potenza massima assorbita dalla macchina è pari alla potenza media, consentendo di installare minore potenza all impianto elettrico, ed evitando di sovraccaricarlo o di iniettarvi sbalzi o abbassamenti di tensione. - Montacarichi - Equipaggiamenti portatili - trapani, avvitatori, tassellatori, seghe, chiodatrici, taglia tubi, etc., - Riscaldamento ad induzione, tempra 23

Conclusione Grazie per la vostra attenzione 24