Superledende oppvarming

Elektromagnetisk induksjon er en velkjent teknikk for oppvarming av metaller. Ved å sende vekselstrøm gjennom en spole, genereres det et tidsvarierende magnetfelt.

Når arbeidsstykket som man ønsker å varme opp plasseres i magnetfeltet, induseres sirkulerende strømmer i arbeidsstykket. De resistive eller ohmske tapene som følger av disse strømmene, gir oppvarmingen.

Store energitap

I pressverk i aluminiumindustrien anvendes 50 Hz induksjon til forvarming av pressbolter (meterlange massive aluminiumsylindre) fra romtemperatur til rundt 500 C før de sendes inn i ekstruderingsmaskinene. Virkningsgraden til denne oppvarmingsprosessen er ikke høyere enn 50-60 %. Bare drøyt halvparten av tilført elektrisk energi går til oppvarming av pressbolten. Resten går til tapsvarme i kobberviklingene i induksjonsspolen og forsvinner ut med viklingenes kjølevann.

Ved induksjonsoppvarming av umagnetisk materiale som aluminium blir det store ohmske tap i kobberviklingene i induksjonsspolen. Ved å erstatte kobberviklingene med superledende viklinger med langt bedre ledningsevne, vil en betydelig større del av energien overføres til pressbolten.

Anslag basert på kjente egenskaper til høytemperatur superledere, tyder på at det er mulig å øke virkningsgraden til 80-90 %. Induksjonsovner har ytelser opp i megawattområdet, og en slik forbedring innebærer vesentlige energibesparelser.

Vellykkede forsøk

De innledende testene ved Sintef med verdens første induksjonsovn som benytter superledere, viser at teorien holder. En 80 mm lang aluminiumbolt ble uten problemer varmet opp til 500 C i en 10 kW ovn. Målinger av virkningsgrad og tap viser godt samsvar mellom modellene som anvendes for vekselstrømtap i superledere, og antagelsene om at superledende viklinger kan gi en mer energieffektiv induksjonsoppvarming av aluminium, er bekreftet.

Høytemperatur superledere

Superledere er materialer som er uendelig gode elektriske ledere. I 1986 ble det oppdaget nye materialklasser kalt "høytemperatur superledere" . Kjølemiddelet er flytende nitrogen ved -196 C, så betegnelsen " høytemperatur" er kanskje litt misvisende.

Alle høytemperatur superledere er mekanisk skjøre oksider. Enorme ressurser har de siste 15 årene derfor blitt brukt på å utvikle teknikker for å lage fleksible strømledere av disse materialene. I dag finnes flere kommersielle produsenter av båndformede superledere.

Det superledende materialet ligger som mange parallelle, tynne tråder eller filamenter innstøpt i sølv. Sølvet er belagt med et tynt bånd av rustfritt stål for å forbedre de mekaniske egenskapene til lederen, og det hele er isolert med kapton. Båndet kan føre 130 A når det er nedkjølt i flytende nitrogen. Prisen er nå ca 180 kr/m, men forventes å falle til ned mot 50 kr/m i løpet av et år eller to.