عناصر شبکه‌های برق

از اوایل دهه‌ی هفتاد مفهوم ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی به شکل مغناطیسی مورد توجه قرار گرفت. با ظهور تکنولژی ابر رسانایی، کاربردهای گوناگونی برای این پدیده فیزیکی مطرح شد. از معروف ترین این کاربردها می‌توان به SMES اشاره کرد. در SMES  انرژی در یک سیم‌پیچ با اندوکتاس بزرگ که از ابر رسانا ساخته شده است، ذخیره می‌شود. ویژگی ابر رسانایی سیم‌پیچ موجب می‌شود که راندمان رفت و برگشت فرایند ذخیره انرژی بالا و در حدود  95% باشد. ویژگی راندمان بالای SMES آن را از سایر تکنیکهای ذخیره انرژی متمایز می کند. همچنین از آنجایی که در این تکنیک انرژی از صورت الکتریکی به صورت مغناطیسی و یا برعکس تبدیل می‌شود، SMES دارای پاسخ دینامیکی سریع می‌باشد. بنابراین می‌تواند در جهت بهبود عملکرد دینامیکی نیز بکار رود. معمولاً واحدهای ابر رسانایی ذخیره‌سازی انرژی را به دو گونه ظرفیت بالا (MWh 500) جهت ترازسازی منحنی مصرف، و ظرفیت پایین(چندین مگا ژول) به منظور افزایش میرایی نوسانات و بهبود پایداری سیستم می‌سازند.

بطور خلاصه مهم‌ترین قابلیت  SMESجداسازی و استقلال تولید از مصرف است که این امر مزایای متعددی از قبیل بهره‌برداری اقتصادی، بهبود عملکرد دینامیکی و کاهش آلودگی را به دنبال دارد.

ابررسانایی

در سال 1908 وقتی کمرلینگ اونز هلندی در دانشگاه لیدن موفق به تولید هلیوم مایع گردید حاصل شد که با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود یک درجه کلوین برسد.

یکی از اولین بررسی‌هایی که اونز با این درجه حرارت پایین قابل دسترسی انجام داد مطالعه تغییرات مقاومت الکتریکی فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندین سال قبل از آن معلوم شده بود که مقاومت فلزات وقتی دمای آن‌ها به پایین‌تر از دمای اتاق برسد کاهش پیدا می‌کند. اما معلوم نبود که اگر درجه حرارت تا حدود کلوین تنزل یابد  مقاومت تا چه حد کاهش پیدا می‌کند.  آقای اونز که با پلاتینیم کار می‌کرد متوجه شد که مقاومت نمونه سرد تا یک مقدار کم کاهش پیدا می‌کرد که این کاهش به خلوص نمونه بستگی داشت. در آن زمان خالص‌ترین فلز قابل دسترس جیوه بود و در تلاش برای بدست آوردن رفتار فلز خیلی خالص اونز مقاومت جیوه خالص را اندازه گرفت. او متوجه شد که در درجه حرارت خیلی پایین مقاومت جیوه تا حد غیرقابل اندازه‌گیری کاهش پیدا می‌کند که البته این موضوع زیاد شگفت‌انگیز نبود اما نحوه از بین رفتن مقاومت غیر منتظره می‌نمود. موقعی که درجه حرارت به سمت صفر تنزل داده می‌شود به‌جای این‌که مقاومت به آرامی کاهش یابد در درجه حرارت 4 کلوین ناگهان افت می‌کرد و پایین‌تر از این درجه حرارت جیوه هیچ‌گونه مقاومتی از خود نشان نمی‌داد. همچنین این گذار ناگهانی به حالت بی‌مقاومتی فقط مربوط به خواص فلزات نمی‌شد و حتی اگر جیوه ناخالص بود اتفاق می‌افتاد.آقای اونز قبول کرد که پایین‌تر از 4 کلوین جیوه به یک حالت دیگری از خواص الکتریکی که کاملاً با حالت شناخته شده قبلی متفاوت بود