Demonstration eines voll-supraleitenden Generatorsystems, Teilvorhaben: Elektromagnetische Berechnungen und Simulationen zur Auslegung eines voll-supraleitenden Generators

Description: Das Teilvorhaben der H-BRS legt ihren Fokus auf die Erstellung von 2D FEM Modellen in einer Multiphysik Umgebung und der Berechnung von stationären Feldproblemen im zweidimensionalen und dreidimensionalen Raum zur Auslegung des 250 kW vollsupraleitenden Demonstrator Generators (DG) auf den Entwurf eines 10 MW Generators. Die erarbeiteten Erkenntnisse aus dem Vorläuferprojekt SupraGenSys werden für die Auslegung des 250 kW DGs verwendet. In enger Abstimmung mit der Kryotechnik soll das Kältesystem ausgearbeitet werden. Dadurch sind Anpassungen am Entwurf unvermeidbar, welche anhand von 2D und 3D FEM-Berechnungen der H-BRS abgeglichen werden müssen. Die H-BRS wird den Entwurf des DG in der Multiphysik Umgebung der Software COMSOL als Modell implementieren und FEM-Berechnungen erstellen. Neben dem elektromagnetischen Grobentwurf wird der DG auch für die zu erwartenden thermischen und mechanischen Anforderungen ausgelegt. Die HBRS wird daher ihre Untersuchungen auf die systemübergreifenden Berechnungen konzentrieren, wie der Nutkräfte oder der elektromagnetischen Kraftwirkung im Luftspalt. Weiter sollen Feldeffekte auf die Spulen untersucht werden. Sowohl für den DG als auch für den Multimegawatt Generatorentwurf werden relevante Betriebsfälle berechnet. In einem weiteren Arbeitspaket wird die H-BRS die erweiterten Berechnungen in das Auslegetool integrieren, unter Berücksichtigung des Kühlkonzepts und hinsichtlich der Konstruktion des DGs. Außerdem wird die H-BRS bei der erweiterten Konzeptstudie für Voll-HTS Generatoren unterstützen, in welcher die neusten Trends und Entwicklungen in der Supraleitungstechnik für das 10 MW Voll-HTS Generatorkonzept einfließen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Software ? Simulationsmodell ? Tieftemperaturtechnik ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-10-01 - 2026-09-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Electromagnetic calculations and simulations for the design of a fully superconducting generator
  Description: The subproject of H-BRS focuses on the creation of 2D FEM models in a multiphysics environment and the calculation of steady-state field problems in two-dimensional and three-dimensional space for the design of the 250 kW fully superconducting demonstrator generator (DG) on the design of a 10 MW generator. The acquired knowledge from the predecessor project SupraGenSys is used for the design of the 250 kW DG. The cooling system will be worked out in close coordination with the cryogenics department. This means that adjustments to the design are unavoidable, which must be reconciled using 2D and 3D FEM calculations by H-BRS. H-BRS will implement the design of the DG in the multiphysics environment of the COMSOL software as a model and perform FEM calculations. In addition to the rough electromagnetic design, the DG will also be designed for the expected thermal and mechanical requirements. Therefore, HBRS will focus its investigations on the cross-system calculations, such as the slot forces or the electromagnetic force effect in the air gap. Furthermore, field effects on the coils will be investigated. Relevant operating cases will be calculated for both the DG and the multi-megawatt generator design. In a further work package, H-BRS will integrate the extended calculations into the design tool, taking into account the cooling concept and with respect to the design of the DG. In addition, H-BRS will assist in the extended concept study for full-HTS generators, incorporating the latest trends and developments in superconductivity technology for the 10 MW full-HTS generator concept. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1124760

Status

Aktiv

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