Kategorijas: Interesanti fakti, Interesantas elektriskās ziņas
Skatījumu skaits: 57998
Komentāri par rakstu: 1

Enerģijas nākotne - supravadoši enerģijas ģeneratori, transformatori un elektropārvades līnijas

 

Enerģijas nākotne - supravadoši enerģijas ģeneratori, transformatori un elektropārvades līnijasViens no galvenajiem zinātnes attīstības virzieniem izklāsta teorētiskos un eksperimentālos pētījumus supravadošo materiālu jomā, un viens no galvenajiem tehnoloģiju attīstības virzieniem ir supravadošu turboģeneratoru attīstība.

Supravadošās elektroiekārtas dramatiski palielinās elektriskās un magnētiskās slodzes ierīču elementos un tādējādi dramatiski samazina to izmēru. Supravadošā vadā ir pieļaujams strāvas blīvums, kas ir 10 līdz 50 reizes lielāks par strāvas blīvumu parastajās elektroiekārtās. Magnētisko lauku vērtības var sasniegt 10 T, salīdzinot ar 0,8 ... 1 T parastajās mašīnās. Ņemot vērā, ka elektrisko ierīču izmēri ir apgriezti proporcionāli pieļaujamā strāvas blīvuma un magnētiskās indukcijas reizinājumam, ir skaidrs, ka supravadītāju izmantošana daudzkārt samazinās elektrisko iekārtu izmērus un svaru!

Saskaņā ar vienu no padomju zinātnieka I.F. jauna veida kriogēno turbogeneratoru dzesēšanas sistēmas dizaineriem. Filippovs, ir iemesls apsvērt ekonomisko krioturboģeneratoru ar supravadītājiem radīšanas uzdevumu. Sākotnējie aprēķini un pētījumi dod cerību, ka ne tikai lielums un svars, bet arī jauno mašīnu efektivitāte būs augstāka nekā vismodernākajiem tradicionālā dizaina ģeneratoriem.


Ar šo viedokli dalās darbu vadītāji, kas izveidojuši jaunu KTG-1000 sērijas supravadošo turboģeneratoru, akadēmiķis I.A. Glebovs, tehnisko zinātņu doktors V.G. Novitsky un V.N. Šahtarīns. KTG-1000 ģenerators tika pārbaudīts 1975. gada vasarā, kam sekoja KT-2-2 modeļa kriogēns turboģenerators, ko izveidoja asociācija Electrosila sadarbībā ar Ukrainas PSR Zinātņu akadēmijas Zemu temperatūru fizikas un tehnoloģijas institūta zinātniekiem. Testa rezultāti ļāva uzbūvēt supravadošu vienību ar ievērojami lielāku jaudu.

Šeit ir daži dati par 1200 kW supravadošo turboģeneratoru, kas izstrādāts VNIIelektromash. Supravadošā lauka tinums ir izgatavots no 0,7 mm diametra stieples ar 37 niobija-titāna supravadošajām vēnām vara matricā. Centrbēdzes un elektrodinamiskos spēkus tinumā uztver ar nerūsējošā tērauda pārsēju. Starp ārējo biezo sienu nerūsējošā tērauda apvalku un pārsēju ievieto vara elektrotermisko ekrānu, ko atdzesē ar auksta gāzveida hēlija plūsmu, kas iet caur kanālu (pēc tam tas atgriežas šķidrumā).

Gultņi darbojas istabas temperatūrā. Statora tinumu izgatavo no vara vadītājiem (vēsāks - ūdens), un to ieskauj feromagnētiskais vairogs, kas izgatavots no piepildīta tērauda. Rotors rotē vakuuma telpā izolācijas materiāla apvalka iekšpusē. Vakuumu čaulā garantē blīves.

Eksperimentālais KTG-1000 ģenerators savulaik bija lielākais krioturboģenerators pasaulē. Tās izveidošanas mērķis ir pārbaudīt lielu rotējošu kriostatu, hēlija padeves ierīču konstrukciju supravadītāja rotora tinumam, izpētīt termisko ķēdi, supravadītā rotora tinuma darbību un to atdzesēt.

Enerģijas nākotne - supravadoši enerģijas ģeneratori, transformatori un elektropārvades līnijasUn izredzes ir vienkārši apburošas. Mašīnas ar jaudu 1300 MW būs aptuveni 10 m garš ar masu 280 tonnas, savukārt līdzīga izmēra mašīna ar normālu veiktspēju būs 20 m gara ar 700 tonnu masu! Visbeidzot, ir grūti izveidot parastu mašīnu ar jaudu vairāk nekā 2000 MW, un ar supravadītājiem jūs faktiski varat sasniegt vienības jaudu 20 000 MW!

Materiālu ieguvums veido apmēram trīs ceturtdaļas no izmaksām. Tiek atviegloti ražošanas procesi. Jebkurai mašīnbūves rūpnīcai ir vieglāk un lētāk izgatavot vairākas lielas elektriskās mašīnas nekā daudzām mazām: ir nepieciešams mazāk darbinieku, mašīnparks un cits aprīkojums nav tik saspringts.

Lai uzstādītu jaudīgu turboģeneratoru, ir nepieciešams samērā neliels elektrostacijas laukums. Tas nozīmē, ka tiek samazinātas mašīntelpas celtniecības izmaksas, staciju var ātrāk nodot ekspluatācijā. Visbeidzot, jo lielāka ir elektriskā mašīna, jo augstāka ir tās efektivitāte.

Tomēr visas šīs priekšrocības neizslēdz tehniskas grūtības, kas rodas, veidojot lielas enerģijas vienības. Un pats galvenais - viņu jaudu var palielināt tikai līdz noteiktām robežām. Aprēķini rāda, ka nebūs iespējams šķērsot augšējo robežu, ko ierobežo 2500 MW turboģeneratora jauda, ​​kura rotors griežas ar ātrumu 3000 apgr./min, jo šo robežu nosaka, pirmkārt, izturības raksturlielumi: spriegumi lielākas jaudas mašīnas mehāniskajā struktūrā tik ļoti palielinās. ka centrbēdzes spēki neizbēgami izraisīs rotora mazspēju.

Pārvadāšanas laikā rodas daudz uztraukumu. Lai pārvadātu to pašu turboģeneratoru ar jaudu 1200 MW, bija nepieciešams uzbūvēt šarnīrveida konveijeru ar 500 tonnu kravnesību, gandrīz 64 m garu. Katrs no tā diviem ratiņiem balstījās uz 16 automašīnu asīm.

Daudzi šķēršļi atkrīt, ja izmantojat supravadītspējas efektu un lietojat supravadošus materiālus. Tad zaudējumus rotora tinumā var praktiski samazināt līdz nullei, jo līdzstrāva tajā neatbildīs. Un ja tā, tad mašīnas efektivitāte palielinās. Liela strāva, kas plūst caur supravadītāja lauka tinumu, rada tik spēcīgu magnētisko lauku, ka vairs nav nepieciešams izmantot tērauda magnētisko ķēdi, kas ir tradicionāla jebkurai elektriskai mašīnai. Tērauda likvidēšana samazinās rotora masu un tā inerci.

Enerģijas nākotne - supravadoši enerģijas ģeneratori, transformatori un elektropārvades līnijasKriogēno elektrisko mašīnu radīšana nav iedoma, bet gan nepieciešamība, kas ir dabiskas zinātniskā un tehnoloģiskā progresa sekas. Un ir pamatots iemesls apgalvot, ka līdz gadsimta beigām energosistēmās strādās supravadoši turboģeneratori ar jaudu virs 1000 MW.

Pirmā Padomju Savienības elektriskā mašīna ar supravadītājiem tika projektēta Elektromehānikas institūtā Ļeņingradā 1962. gadā ... 1963. gadā. Tā bija līdzstrāvas mašīna ar parasto (“silto”) armatūru un supravadošā lauka tinumu. Tās jauda bija tikai daži vati.

Kopš tā laika institūta (tagad VNIIelektromash) darbinieki strādā pie enerģijas vadīšanai paredzētu supravadošu turboģeneratoru izveides. Pēdējos gados bija iespējams izveidot izmēģinājuma struktūras ar jaudu 0,018 un 1 MW, pēc tam 20 MW ...

Kādas ir šīs VNIIelektromash prāta iespējas?

Supravadošā lauka spole atrodas hēlija vannā. Šķidrs hēlijs caur rotējošo rotoru nonāk caur cauruli, kas atrodas dobas ass centrā. Iztvaicētā gāze tiek novadīta atpakaļ uz kondensācijas vienību caur spraugu starp šo cauruli un vārpstas iekšējo sienu.

Hēlija cauruļvada projektēšanā, tāpat kā pašā rotorā, ir vakuuma dobumi, kas rada labu siltumizolāciju. Griezes moments no galvenā piedziņa tiek piegādāts lauka tinumam caur “termiskajiem tiltiem” - struktūru, kas ir pietiekami izturīga, bet labi nenodod siltumu.

Tā rezultātā rotora dizains ir rotējošs kriostats ar supravadoša lauka spoli.

Supravadītāja turboģeneratora statoram, tāpat kā tradicionālajā iemiesojumā, ir trīsfāžu tinums, kurā rotora magnētiskais lauks ierosina elektromotoru.Pētījumi rāda, ka nav praktiski izmantot supravadītāja tinumu statorā, jo supravadītājiem maiņstrāvai rodas ievērojami zaudējumi. Bet statora dizainam ar “parastu” tinumu ir savas īpašības.

Apviju principā bija iespējams ievietot gaisa spraugā starp statoru un rotoru un uzstādīt jaunā veidā, izmantojot epoksīdsveķus un stiklplasta konstrukcijas elementus. Šāda ķēde ļāva statorā ievietot vairāk vara vadītāju.

Statora dzesēšanas sistēma ir arī oriģināla: siltumu noņem freons, kas vienlaikus pilda izolatora funkciju. Nākotnē šo siltumu var izmantot praktiskiem mērķiem, izmantojot siltumsūkni.

Turboģeneratora motorā ar jaudu 20 MW izmantoja vara stiepli ar taisnstūra šķērsgriezumu 2,5 x 3,5 mm. Tajā tiek iespiestas 3600 vēnas, kas izgatavotas no niobija-titāna. Šāds vads spēj pārvadīt strāvu līdz 2200 A.



Jaunā ģeneratora testi apstiprināja aprēķinātos datus. Tas izrādījās divreiz vieglāks nekā tradicionālās mašīnas ar tādu pašu jaudu, un tā efektivitāte ir augstāka par 1%. Tagad šis ģenerators darbojas Lenenergo sistēmā kā sinhrono kompensatoru un ģenerē reaktīvā jauda.

Bet galvenais darba rezultāts ir kolosālā pieredze, kas iegūta turboģeneratora izveidošanas procesā. Balstoties uz to, Ļeņingradas Elektromašīnbūves asociācija Elektrosila ir sākusi izveidot turboģeneratoru ar jaudu 300 MW, kas tiks uzstādīts vienā no spēkstacijām, kas tiek būvētas mūsu valstī.

Supravadošais rotora lauka tinums ir izgatavots no niobija-titāna stieples. Tās ierīce ir neparasta - tievākie niobija-titāna vadītāji tiek iespiesti vara matricā. Tas tiek darīts, lai novērstu tinuma pāreju no supravadītāja stāvokļa uz normālu magnētiskās plūsmas svārstību vai citu iemeslu dēļ. Ja tas notiks, strāva plūst caur vara matricu, siltums izkliedēsies un tiks atjaunots supravadošais stāvoklis.

Paša rotora ražošanas tehnoloģija prasīja ieviest principiāli jaunus tehniskos risinājumus. Ja parastās mašīnas rotors ir izgatavots no magnētiski vadoša tērauda cieta kaluma, tad šajā gadījumā tam vajadzētu sastāvēt no vairākiem cilindriem, kas ievietoti viens otram, izgatavoti no nemagnētiska tērauda. Starp dažu balonu sienām ir šķidrs hēlijs, starp citu sienām tiek izveidots vakuums. Balona sienām, protams, jābūt ar augstu mehānisko izturību, jābūt hermētiskai.

Jaunā turboģeneratora masa, kā arī tā priekšgājēja masa ir gandrīz 2 reizes mazāka nekā parastās pašas jaudas masa, un efektivitāte tiek palielināta par vēl 0,5 ... 0,7%. Turboģenerators ir “dzīvojis” apmēram 30 gadus un lielāko daļu laika darbojās, tāpēc ir acīmredzams, ka tik šķietami mazs efektivitātes pieaugums būs ļoti būtisks ieguvums.

Enerģētikas inženieriem nepieciešami ne tikai aukstuma ģeneratori. Vairāki desmiti supravadošu transformatoru jau ir izgatavoti un pārbaudīti (pirmo no tiem 1961. gadā uzbūvēja amerikāņu Makfejs; transformators strādāja ar jaudu 15 kW). Pastāv supravadošu transformatoru projekti ar jaudu līdz 1 miljonam kW. Ar pietiekami lielām jaudām supravadošie transformatori būs par 40 ... 50% vieglāki nekā parasti ar aptuveni tādiem pašiem jaudas zudumiem kā parastajiem transformatoriem (šajos aprēķinos tika ņemta vērā arī šķidrinātāja jauda).

Supravadošajiem transformatoriem tomēr ir ievērojami trūkumi. Tie ir saistīti ar nepieciešamību aizsargāt transformatoru no tā pārvarēšanas no supravadītā stāvokļa pārslodzes, īssavienojumu, pārkaršanas laikā, kad magnētiskais lauks, strāva vai temperatūra var sasniegt kritiskās vērtības.

Ja transformators nesabrūk, vajadzēs vairākas stundas, lai to atkal atdzesētu un atjaunotu supravadītspēju. Dažos gadījumos šāds barošanas pārtraukums ir nepieņemams.Tāpēc, pirms runāt par supravadošo transformatoru masveida ražošanu, ir jāizstrādā aizsardzības pasākumi pret ārkārtas apstākļiem un iespēja patērētājiem piegādāt elektrību supravadošā transformatora dīkstāves laikā. Šajā jomā gūtie panākumi ļauj domāt, ka tuvākajā nākotnē tiks atrisināta supravadošo transformatoru aizsardzības problēma un viņi ieņems savu vietu spēkstacijās.

Pēdējos gados sapnis par elektrolīniju supravadīšanu ir kļuvis arvien tuvāk realizācijai. Arvien pieaugošais elektroenerģijas pieprasījums padara lielas jaudas pārvadi lielos attālumos ļoti pievilcīgu. Padomju zinātnieki pārliecinoši parādīja solījumu par supravadošām pārvades līnijām. Līniju izmaksas būs salīdzināmas ar parasto gaisvadu elektropārvades līniju izmaksām (supravadītāja izmaksas, ņemot vērā kritiskās strāvas blīvuma augsto vērtību salīdzinājumā ar ekonomiski iespējamo strāvas blīvumu vara vai alumīnija stieplēs, ir zemas) un zemākas par kabeļu līniju izmaksām.

Enerģijas nākotne - supravadoši enerģijas ģeneratori, transformatori un elektropārvades līnijas

 

Paredzēts, ka supravadošās elektrolīnijas tiks veiktas šādi: starp pārvades gala punktiem zemē tiek novietots cauruļvads ar šķidru slāpekli. Šī cauruļvada iekšpusē ir cauruļvads ar šķidru hēliju. Hēlija un slāpekļa plūsma caur cauruļvadiem rada spiediena starpību starp sākuma un beigu punktiem. Tādējādi sašķidrināšanas un sūkņu stacijas atradīsies tikai līnijas galos.

Šķidro slāpekli vienlaikus var izmantot kā dielektriku. Hēlija vadu slāpekļa iekšpusē atbalsta dielektriskie statīvi (lielākajai daļai izolatoru dielektriskās īpašības tiek uzlabotas zemā temperatūrā). Hēlija cauruļvadam ir vakuuma izolācija. Šķidrā hēlija cauruļvada iekšējā virsma ir pārklāta ar supravadītāja slāni.

Zaudējumi šādā līnijā, ņemot vērā neizbēgamos zaudējumus līnijas galos, kur supravadītājam ir jāsaskaras ar riepām parastā temperatūrā, nepārsniegs dažas procentu daļas, un parastajās elektrolīnijās zaudējumi ir 5 ... 10 reizes lielāki!

Ar G.M. nosauktā Enerģētikas institūta zinātnieku spēkiem Kržizhanovskis un Vissavienības Kabeļu rūpniecības zinātniski pētnieciskais institūts jau ir izveidojuši virkni eksperimentālu supravadošu maiņstrāvas un līdzstrāvas kabeļu gabalu. Šādas līnijas spēs nodot jaudu daudziem tūkstošiem megavatu ar efektivitāti vairāk nekā 99%, par mērenām izmaksām un ar salīdzinoši zemu (110 ... 220 kV) spriegumu. Varbūt vēl svarīgāk, ka supravadošām elektrolīnijām nebūs vajadzīgas dārgas reaktīvās jaudas kompensācijas ierīces. Parastās līnijas pieprasa uzstādīt strāvas reaktorus, jaudīgus kondensatorus, lai kompensētu pārmērīgus sprieguma zaudējumus ceļa garumā, un supravadītāju līnijas var sevi kompensēt!

Supervadītāji izrādījās neaizstājami elektriskajās mašīnās, kuru darbības princips ir ārkārtīgi vienkāršs, bet kuras nekad iepriekš nav būvētas, jo viņu darbam nepieciešami ļoti spēcīgi magnēti. Mēs runājam par magnetohidrodinamiskām (MHD) mašīnām, kuras Faraday mēģināja ieviest jau 1831. gadā.

Ideja par pieredzi ir vienkārša. Temzas ūdenī tā pretējos krastos tika iegremdētas divas metāla plāksnes. Ja upes ātrums ir 0,2 m / s, tad, ūdens strūklu pielīdzinot vadītājiem, kas pārvietojas no rietumiem uz austrumiem Zemes magnētiskajā laukā (tā vertikālā sastāvdaļa ir aptuveni 5 · 10–5 T), no elektrodiem var noņemt spriegumu aptuveni 10 μV / m. .

Diemžēl šis eksperiments beidzās ar neveiksmi, "ģenerators-upe" nedarbojās. Faraday nevarēja izmērīt strāvu ķēdē. Bet dažus gadus vēlāk lords Kelvins atkārtoja Faraday pieredzi un saņēma nelielu strāvu. Šķiet, ka viss paliek kā Faraday: tās pašas plāksnes, tā pati upe, vieni un tie paši instrumenti. Vai šī vieta nav gluži tā.Kelvins uzcēla savu ģeneratoru Temzas virzienā, kur tā ūdeņi sajaucas ar jūras šauruma sālsūdeni.

Tur viņa ir! Ūdens lejpus bija sāļāks, un tāpēc tam bija lielāka vadītspēja! Instrumenti to uzreiz ierakstīja. “Darba šķidruma” vadītspējas palielināšana ir vispārējs veids, kā palielināt MHD ģeneratoru jaudu. Bet jūs varat palielināt jaudu citā veidā - palielinot magnētisko lauku. MHD ģeneratora jauda ir tieši proporcionāla magnētiskā lauka stipruma kvadrātam.

Sapņi par MHD ģeneratoriem ieguva reālu pamatu ap mūsu gadsimta vidu, parādoties pirmajām supravadošo rūpniecisko materiālu partijām (niobija-titāna, niobija-cirkonija), no kurām bija iespējams izgatavot pirmos, joprojām mazos, bet strādājošos ģeneratoru, motoru, vadītāju, solenoīdu modeļus. . Un 1962. gadā simpozijā Ņūkāslā briti Vilsons un Roberts ierosināja 20 MW MHD ģeneratora projektu ar 4 T lauku. Ja tinums ir izgatavots no vara stieples, tad par cenu 0,6 mm / dolārs. Džoula zudumi tajā “apēdīs” lietderīgo jaudu (15 MW!). Bet supravadītājiem tinums kompakti ieskauj darba kameru, tajā neradīsies zaudējumi, un dzesēšana prasīs tikai 100 kW jaudu. Efektivitāte palielināsies no 25 līdz 99,5%! Ir par ko padomāt.

MHD ģeneratori daudzās valstīs tika uztverti nopietni, jo šādās mašīnās termoelektrostaciju turbīnās ir iespējams izmantot plazmu 8 ... 10 reizes karstāk nekā tvaiku, un saskaņā ar labi zināmo Carnot formulu efektivitāte nebūs 40, bet visas 60 % Tāpēc tuvākajos gados netālu no Rjazaņas sāks darboties pirmais rūpnieciskais MHD ģenerators ar jaudu 500 MW.

Protams, nav viegli izveidot un izmantot šādu staciju ekonomiski: nav viegli novietot netālu no plazmas straumes (2500 K) un kriostatu ar tinumu šķidrā hēlijā (4 ... 5 K), kvēlojoši elektrodi sadedzina un izdedži, tās piedevas, kuras nepieciešams tikai izskalot no sārņiem. kas tika pievienoti plazmas jonizācijas degvielai, bet paredzamajiem ieguvumiem būtu jāsedz visas darbaspēka izmaksas.

Var iedomāties, kā izskatās MHD ģeneratora supravadošā magnētiskā sistēma. Plazmas kanāla sānos atrodas divi supravadoši tinumi, kurus no tinumiem atdala daudzslāņu siltumizolācija. Tinumi ir fiksēti titāna kasetēs, un starp tām ir ievietoti titāna starplikas. Starp citu, šīm kasetēm un starplikām jābūt ārkārtīgi izturīgām, jo ​​pašreizējo tinumu elektrodinamiskajiem spēkiem ir tendence tās saplēst un savelkt kopā.

Enerģijas nākotne - supravadoši enerģijas ģeneratori, transformatori un elektropārvades līnijasTā kā supravadošajā tinumā nerodas siltums, ledusskapim, kas nepieciešams supravadošās magnētiskās sistēmas darbībai, caur siltumizolāciju un strāvas vadiem jānoņem tikai siltums, kas kriostatā iekļūst ar šķidru hēliju. Zaudējumus strāvas vados var samazināt līdz praktiski nullei, ja tiek izmantoti īsslēgtas supravadītspējas spoles, kuras darbina ar supravadītspējīgu līdzstrāvas transformatoru.

Tiek lēsts, ka hēlija sašķidrinātājs, kas kompensēs hēlija zudumus, kas iztvaiko caur izolāciju, vienā stundā saražos vairākus desmitus litru šķidrā hēlija. Šādus liķierus ražo rūpniecība.

Ja nebūtu supravadošu tinumu, lieli tokamaki būtu nereāli. Piemēram, instalācijā Tokamak-7 tinums, kas sver 12 tonnas, plūst ap 4,5 kA strāvu un rada 2,4 T magnētisko lauku uz plazmas torusa ass ar tilpumu 6 m3. Šo lauku rada 48 supravadošās spoles, stundā patērējot tikai 150 litrus šķidrā hēlija, kura atkārtotai sašķidrināšanai nepieciešama jauda 300 ... 400 kW.

Lielai enerģijai ir nepieciešami ne tikai ekonomiski kompakti jaudīgi elektromagnēti, bet arī bez tiem zinātniekiem ir grūti iztikt ar rekordlieliem spēcīgiem laukiem. Iekārtas magnētiskā izotopu atdalīšanai kļūst par produktivitātes pakāpi. Lielu paātrinātāju projekti bez supravadošiem elektromagnētiem vairs netiek apskatīti.Ir pilnīgi nereāli iztikt bez supervadītājiem burbuļu kamerās, kas kļūst par ārkārtīgi uzticamiem un jutīgiem elementārdaļiņu reģistratoriem. Tātad viena no rekordlielajām magnētiskajām sistēmām, kuru pamatā ir supravadītāji (Argonnes Nacionālā laboratorija, ASV), rada 1,8 T lauku ar uzkrāto enerģiju 80 MJ. Gigantisks tinums, kas sver 45 tonnas (no kuriem 400 kg aizgāja supravadītājam) ar iekšējo diametru 4,8 m, ārējo diametru 5,3 m un augstumu 3 m, nepieciešama tikai 500 kW atdzesēšana līdz 4,2 K - nenozīmīga jauda.

Ženēvas Eiropas Kodolpētījumu centra burbuļu kameras supravadošais magnēts šķiet vēl iespaidīgāks. Tam ir šādas īpašības: magnētiskais lauks centrā līdz 3 T, “spoles” iekšējais diametrs 4,7 m, uzkrātā enerģija 800 MJ.

1977. gada beigās Teorētiskās un eksperimentālās fizikas institūtā (ITEP) tika pasūtīts viens no lielākajiem hipervadošajiem magnētiem pasaulē Hyperon. Tās darba zonas diametrs ir 1 m, lauks sistēmas centrā ir 5 T (!). Ir paredzēts unikāls magnēts, kas paredzēts eksperimentiem ar IHEP protonu sinhrononu Serpuhovā.

Enerģijas nākotne - supravadoši enerģijas ģeneratori, transformatori un elektropārvades līnijasIzprotot šos iespaidīgos skaitļus, jau kaut kā ir neērti sacīt, ka supravadītspējas tehniskā izstrāde tikai sākas. Kā piemēru mēs varam atsaukties supravadītāju kritiskos parametrus. Ja temperatūra, spiediens, strāva, magnētiskais lauks pārsniedz dažas robežvērtības, ko sauc par kritiskām, supravadītājs zaudē savas neparastās īpašības, pārvēršoties parastajā materiālā.

Fāzes pārejas klātbūtne ir diezgan dabiska, lai to kontrolētu ārējos apstākļos. Ja ir supravadītspēja, tad lauks ir mazāks par kritisko, ja sensoram ir atjaunota pretestība, lauks ir virs kritiskā. Jau ir izstrādāta virkne dažādu supravadošu skaitītāju: satelīta bolometrs var “sajust” apgaismotu spēli uz Zemes, galvanometri kļūst jutīgāki vairākus tūkstošus reižu; īpaši augstas-Q rezonatoros elektromagnētiskā lauka svārstības, šķiet, ir saglabājušās, jo tās nesamazinās ārkārtīgi ilgi.

Tagad ir laiks aplūkot visu enerģētikas nozares elektrisko daļu, lai saprastu, kā supravadošo ierīču izkliede var radīt kopējo ekonomisko efektu. Supravadītāji var palielināt jaudas vienību jaudu, augstsprieguma jauda var pakāpeniski pārvērsties par daudz ampēriem, tā vietā, lai četras vai sešas reizes pārspriegtu spriegumu starp spēkstaciju un patērētāju, ir reāli runāt par vienu vai divām pārvērtībām ar atbilstošu vienkāršojumu un lētāku ķēdi, elektrisko tīklu kopējā efektivitāte neizbēgami palielināsies džoula zaudējumu dēļ. Bet tas vēl nav viss.

Elektriskās sistēmas neizbēgami iegūs atšķirīgu izskatu, ja tajās izmantos supravadošās induktīvās enerģijas uzkrāšanas ierīces (SPIN)! Fakts ir tāds, ka no visām rūpniecības nozarēm tikai enerģētikas nozarē nav noliktavu: saražoto siltumu un elektrību nekur nevar uzglabāt, tie nekavējoties jāizlieto. Zināmas cerības ir saistītas ar supravadītājiem. Tā kā tajos nav elektriskās pretestības, strāva patvaļīgi ilgu laiku var cirkulēt caur slēgtu supravadīšanas ķēdi bez vājināšanas, līdz pienāks laiks, kad patērētājs to izvēlēsies. SPINS kļūs par dabiskiem elektriskā tīkla elementiem, paliek tikai aprīkot tos ar regulatoriem, slēdžiem vai strāvas vai frekvences pārveidotājiem, ja tos apvieno ar elektrības avotiem un patērētājiem.

SPIN enerģijas intensitāte var būt ļoti atšķirīga - no 10–5 (no rokām izkrituša portfeļa enerģija) līdz 1 kWh (10 tonnu bloks, kas nokrita 40 metru attālumā no klints) vai 10 miljoniem kWh! Šādai jaudīgai piedziņai vajadzētu būt skrejceliņa izmēram ap futbola laukumu, tās cena būs 500 miljoni dolāru, bet efektivitāte - 95%.Līdzvērtīga akumulējoša elektrostacija būs par 20% lētāka, taču tā savām vajadzībām tērēs trešdaļu no jaudas! Šāda SPIN izmaksu izklāsts ir pamācošs attiecībā uz tā sastāvdaļām: ledusskapjiem 2 ... 4%, strāvas pārveidotājiem 10%, supravadošajam tinumam 15 ... 20%, aukstuma zonas siltumizolācijai 25% un pārsējiem, stiprinājumiem un starplikām - gandrīz 50 %

Kopš G.M. Kržizhanovskis saskaņā ar GOELRO plānu VIII Viskrievijas padomju kongresā ir pagājis vairāk nekā pusgadsimts. Šī plāna īstenošana ļāva palielināt valsts elektrostaciju jaudu no 1 līdz 200 ... 300 miljoniem kW. Tagad ir būtiska iespēja vairākus desmitus reizes stiprināt valsts energosistēmas, nododot tās supravadošām elektroiekārtām un vienkāršojot šādus sistēmu veidošanas principus.

Enerģijas pamatā 21. gadsimta sākumā var būt atomelektrostacijas un termoelektrostacijas ar ārkārtīgi jaudīgiem elektriskajiem ģeneratoriem. Elektriskie lauki, ko rada supravadoši elektromagnēti, jaudīgas upes var plūst pa supravadošām elektrolīnijām līdz supravadošām enerģijas uzkrāšanām, no kurienes patērētāji tos izvēlēsies pēc nepieciešamības. Elektrostacijas spēs vienmērīgi ražot enerģiju gan dienā, gan naktī, un to atbrīvošanai no plānotajiem režīmiem vajadzētu palielināt galveno bloku efektivitāti un kalpošanas laiku.

Kosmosa saules stacijas varat pievienot uz zemes esošām spēkstacijām. Virzoties virs fiksētiem planētas punktiem, viņiem būs jāpārvērš saules stari īsviļņu elektromagnētiskajā starojumā, lai koncentrētās enerģijas plūsmas uz zemes pārveidotājiem nonāktu rūpnieciskās strāvās. Visām kosmosa-kosmosa elektrisko iekārtu elektriskajām iekārtām jābūt supravadītām, pretējā gadījumā galīgās elektriskās vadītspējas vadītāju zaudējumi izrādīsies nepieņemami lieli.

Vladimirs KARTSEV "Magnēts trīs gadu tūkstošiem"

Skatīt arī vietnē electrohomepro.com:

  • Supravadītspēja elektroenerģijas nozarē. 2. daļa. Nākotne pieder supravadītājiem ...
  • Supravadošie magnēti
  • Augstas temperatūras supravadītspēja
  • Supravadītspēja elektroenerģijas nozarē: tagadne un nākotne
  • Tuvākajā laikā visi strāvas kabeļi būs izgatavoti no supravadošiem materiāliem ...

  •  
     
    Komentāri:

    # 1 rakstīja: Stas | [citāts]

     
     

    Šī ir enerģijas nākotne, un SPIN ir tuvākā nākotne