Эффект сверхпроводимости. Движение без сопротивления

341
views

Исследования по использованию эффекта сверхпроводимости (явления, при котором электрическое сопротивление материалов исчезает при температуре -196 °С) ведутся на протяжении нескольких десятилетий. Так, в середине ХХ века на базе сверхпроводящих материалов и криогенной технологии, где в качестве охлаждающего вещества использовался жидкий гелий, появились низкотемпературные сверхпроводниковые (НТСП) технологии.

Инновацией заинтересовались ученые ведущих стран мира. Активные разработки велись в Соединенных Штатах, Японии, Германии, Англии и СССР. Провода на основе низкотемпературных сверхпроводников представляли собой сложные конструкции, состоящие из разнородных материалов с тончайшими нитями самого сверхпроводника.

Однако, несмотря на перспективность идеи и достигнутые успехи в сфере НТСП-технологий, активному применению разработок ученых на практике препятствовала высокая себестоимость одного из составных компонентов таких кабелей. Речь идет о жидком гелии, стоимость которого колебалась в пределах 5-10 долларов за 1 литр.

Новым витком в развитии сверхпроводниковых технологий стало открытие в 1986 году высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). Их критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние превышает температуру 77,3 К – температуру кипения жидкого азота при нормальном давлении.

Эта особенность позволила в качестве хладагента использовать более дешевый жидкий азот, упростить систему поддержания постоянной криогенной температуры, повысить степень ее надежности в процессе использования и тем самым минимизировать эксплуатационные расходы.

Широкие перспективы практического применения ВТСП-кабеля открылись в начале 2000-х с появлением сверхпроводников, изготовленных на основе иттриевых керамик. Увеличенная плотность тока в сумме с возможностью использования более дешевых компонентов позволяет говорить о том, что при массовом производстве стоимость изготовления ВТСП-проводов может составить 20-30 долларов за 1 кА/м. Это сделает их производство экономически более выгодным и повысит конкурентоспособность продукции по отношению к кабелям традиционного исполнения.

По сравнению с обычной медной кабельно-проводниковой продукцией кабели нового поколения могут передавать в 5-10 раз больше электроэнергии при более низком напряжении. Кроме того, с их помощью возможно существенно уменьшить размер подстанций. По оценкам экспертов, наряду со снижением затрат на монтаж и эксплуатацию подстанционного электрооборудования, размер энергообъекта может быть уменьшен до1/12 по сравнению с обычной подстанцией. Также за счет перехода на низкие напряжения внедрение СП-кабелей позволяет отказаться от использования трансформаторных подстанций и экономить на строительстве передающей и распределительной инфраструктуры.

Важный шаг на пути реализации технологии сверхпроводящих кабелей сделала промышленная корпорация с глобальными операциями LS Cable & System Ltd из Южной Кореи. До 2003 года она входила в состав группы компаний LG (Lucky Goldstar), а уже в 2004-м стала одним из четырех крупнейших разработчиков сверхпроводящих кабелей.

В ноябре 2019 года издание Yonhap сообщило о том, что южнокорейский производитель КПП первым в мире коммерциализировал СП-кабель, опередив на этом пути конкурентов из Японии и США.

Сверхпроводящий кабель был запущен в коммерческую эксплуатацию в городе Ёнин (провинция Кенги) на участке продолжительностью в 1 км. Линия электропередачи соединяет подстанцию Хындок с подстанцией Шингал. По оценкам специалистов LS Cable & System, одна сверхпроводящая жила нового кабеля может обеспечить производительность, эквивалентную 10 жилам медных аналогов.

Расширенные возможности могут быть использованы в процессе реализации новых проектов городского строительства. Как известно, потребность в создании сверхпроводящей инфраструктуры для передачи и распределения электрической энергии начала остро ощущаться в центрах мегаполисов еще в начале ХХI века. Представители компании-производителя заявляют, что СП-кабели готовы в полном объеме обеспечивать требования к плотности передачи электроэнергии уже сегодня.

С целью более детального изучения и оценки рынка, а также для последующей реализации таких проектов на практике корпорация LS Cable & System скооперировалась с компанией KEPCO (Korea Electric Power Corp). Совместными усилиями они будут исследовать глобальный рынок и разрабатывать продукты, способные удовлетворить его запросы.

В активе LS Cable & System уже сегодня насчитывается несколько типов СП-кабелей:

  • для распределительных сетей АС 22,9 кВ 50 МВ·А и АС 22,9 кВ 120 МВ·А;
  • для сетей передачи переменного тока АС 154 кВ 600 МВ·А и 1 ГВ·А;
  • для сетей передачи постоянного тока DC 80 кВ 500 МВт.

Источник: https://marketelectro.ru/