Enerjinin geleceği - süper iletken güç jeneratörleri, transformatörler ve güç hatları

Bilimin gelişiminin ana yönlerinden biri, süperiletken malzemeler alanındaki teorik ve deneysel çalışmaları özetlemektedir ve teknolojinin gelişiminin ana yönlerinden biri, süper iletken turbojeneratörlerin geliştirilmesidir.

Süper iletken elektrikli ekipman, cihaz elemanlarındaki elektrik ve manyetik yükleri önemli ölçüde artıracak ve böylece boyutlarını önemli ölçüde azaltacaktır. Süper iletken bir telde, geleneksel elektrikli ekipmanlardaki akım yoğunluğunun 10 ... 50 katı bir akım yoğunluğuna izin verilir. Manyetik alanlar, geleneksel makinelerde 0.8 ... 1 T ile karşılaştırıldığında, 10 T mertebesinde değerlere getirilebilir. Elektrikli cihazların boyutlarının izin verilen akım yoğunluğu ve manyetik indüksiyonun ürünü ile ters orantılı olduğu göz önüne alındığında, süper iletkenlerin kullanımının elektrikli ekipmanın boyutunu ve ağırlığını birçok kez azaltacağı açıktır!

Sovyet bilim insanı I.F.'nin yeni kriyojenik turbojeneratör tiplerinin soğutma sisteminin tasarımcılarından birine göre. Filippov, süperiletkenler çözülmüş ekonomik kriyotürbojenatörler yaratma görevini düşünmek için bir neden var. Ön hesaplamalar ve çalışmalar, sadece boyutun ve ağırlığın değil, aynı zamanda yeni makinelerin verimliliğinin geleneksel bir tasarımın en gelişmiş jeneratörlerinden daha yüksek olacağını ummamızı sağlar.

Bu görüş, KTG-1000 serisi Akademisyen I.A.'nın yeni süperiletken bir turbo jeneratörünün oluşturulması ile ilgili çalışma başkanları tarafından paylaşılıyor. Glebov, Teknik Bilimler Doktoru V.G. Novitsky ve V.N. Shakhtarin. KTG-1000 jeneratörü 1975 yazında test edildi, ardından Ukrayna SSR Bilimler Akademisi Bilim Akademisi bilim adamları ile işbirliği içinde Electrosila derneği tarafından oluşturulan KT-2-2 modeli kriyojenik turbojeneratör. Test sonuçları, önemli ölçüde daha yüksek güçte bir süper iletken birimin inşasına izin verdi.

İşte VNIIelektromash'de geliştirilen 1200 kW süper iletken bir turbojeneratörün bazı verileri. Süper iletken alan sarımı, bakır bir matristeki 37 süper iletken niyobyum-titanyum iletken ile 0.7 mm çapında telden yapılmıştır. Sargıdaki santrifüj ve elektrodinamik kuvvetler paslanmaz çelik bandajla algılanır. Dış kalın duvarlı paslanmaz çelik kabuk ve bandaj arasında, kanaldan geçen soğuk gazlı helyum akışı ile soğutulan bir bakır elektrotermal elek vardır (daha sonra akışkanlaştırıcıya geri döner).

Rulmanlar oda sıcaklığında çalışır. Stator sargısı bakır iletkenlerden (soğutucu - su) yapılmıştır ve yüklü çelikten yapılmış bir ferromanyetik kalkanla çevrilidir. Rotor, yalıtım malzemesi kabuğunun içindeki vakum boşluğunda döner. Kabuktaki vakum contalarla garanti edilir.

Deneysel KTG-1000 jeneratörü bir zamanlar dünyanın en büyük kriyotürbojeneratörü idi. Yaratılışının amacı, büyük dönen kriyostatların tasarımını, süper iletken rotor sargısına helyum besleme cihazlarını test etmek, termal devreyi incelemek, süper iletken rotor sargısının çalışmasını ve soğutmaktır.

Ve umutlar basitçe büyüleyicidir. 1300 MW kapasiteye sahip bir makine 280 tonluk bir kütle ile yaklaşık 10 m uzunluğa sahip olurken, geleneksel tasarımdaki benzer boyutlu bir makine 700 tonluk bir kütle ile 20 m'lik bir uzunluğa sahip olacak! Son olarak, 2000 MW'tan fazla kapasiteye sahip sıradan bir makine oluşturmak zordur ve süper iletkenlerle aslında 20.000 MW birim güç elde edebilirsiniz!

Yani, malzeme kazancı maliyetin yaklaşık dörtte üçünü oluşturmaktadır. Üretim süreçleri kolaylaştırılmıştır. Herhangi bir makine fabrikası için çok sayıda küçük makineden çok sayıda büyük elektrikli makine yapmak daha kolay ve ucuzdur: daha az işçi gerekir, makine parkı ve diğer ekipmanlar çok stresli değildir.

Güçlü bir turbojeneratör kurmak için, santralin nispeten küçük bir alanına ihtiyaç vardır. Bu, bir makine dairesi inşa etme maliyetinin azaldığı, istasyonun daha hızlı çalıştırılabileceği anlamına gelir. Ve son olarak, elektrikli makine ne kadar büyükse, verimliliği o kadar yüksek olur.

Bununla birlikte, tüm bu avantajlar, büyük enerji üniteleri oluştururken ortaya çıkan teknik zorlukları dışlamaz. Ve en önemlisi, güçleri sadece belirli sınırlara yükseltilebilir. Hesaplamalar, rotoru 3000 rpm hızında dönen 2500 MW'lık bir turbojeneratörün gücü ile sınırlı üst sınırı geçmenin mümkün olmayacağını göstermektedir, çünkü bu sınır her şeyden önce mukavemet özelliklerine göre belirlenir: daha yüksek güçteki bir makinenin mekanik yapısındaki stresler çok artar merkezkaç kuvvetleri kaçınılmaz olarak rotor arızasına neden olacaktır.

Nakliye sırasında birçok endişe ortaya çıkıyor. Aynı turbo jeneratörü 1200 MW kapasiteye taşımak için, 500 ton taşıma kapasitesine, yaklaşık 64 m uzunluğa sahip mafsallı bir konveyör inşa etmek gerekiyordu.İki bojisinin her biri 16 araba aksına dayanıyordu.

Süperiletkenliğin etkisini kullanır ve süper iletken malzemeler uygularsanız, birçok engel kendiliğinden düşer. Daha sonra rotor sargısındaki kayıplar pratik olarak sıfıra düşürülebilir, çünkü doğru akım içindeki direnci karşılamayacaktır. Ve eğer öyleyse, makinenin verimliliği artar. Süper iletken alan sargısından akan büyük bir akım, herhangi bir elektrikli makine için geleneksel olan bir çelik manyetik devre kullanılmasına gerek kalmayacak kadar güçlü bir manyetik alan yaratır. Çeliğin ortadan kaldırılması rotorun kütlesini ve ataletini azaltacaktır.

Kriyojenik elektrikli makinelerin oluşturulması bir heves değil, bir gerekliliktir, bilimsel ve teknolojik ilerlemenin doğal bir sonucudur. Ve yüzyılın sonuna kadar, 1000 MW'tan fazla kapasiteye sahip süper iletken turbo jeneratörlerin güç sistemlerinde çalışacağını iddia etmek için her neden var.

Sovyetler Birliği'nde süperiletkenlere sahip ilk elektrikli makine, 1962 ... 1963'te Leningrad'daki Elektromekanik Enstitüsü'nde tasarlandı. Geleneksel (“sıcak”) armatürlü ve süper iletken alan sargılı bir doğru akım makinesiydi. Gücü sadece birkaç watt'dı.

O zamandan beri, enstitü personeli (şu anda VNIIelektromash) enerji sektörü için süper iletken turbo jeneratörlerin oluşturulması üzerinde çalışıyor. Son yıllarda, 0.018 ve 1 MW ve ardından 20 MW kapasiteli pilot yapılar inşa etmek mümkün oldu ...

VNIIelektromas'ın bu beyni özellikleri nelerdir?

Süper iletken alan bobini bir helyum banyosundadır. Sıvı helyum, döner rotora, içi boş milin merkezinde bulunan bir borudan girer. Buharlaşan gaz, bu boru ile şaftın iç duvarı arasındaki boşluktan yoğuşma ünitesine geri yönlendirilir.

Helyum için boru hattının tasarımında, rotorun kendisinde olduğu gibi, iyi ısı yalıtımı sağlayan vakum boşlukları vardır. Ana taşıyıcıdan gelen tork, mekanik olarak yeterince güçlü olan ancak ısıyı iyi transfer etmeyen bir yapı olan “termal köprüler” yoluyla alana sarılır.

Sonuç olarak, rotor tasarımı süper iletken alan bobinine sahip dönen bir kriyostattır.

Süper iletken turbojeneratörün statoru, geleneksel düzenlemede olduğu gibi, bir elektromotor kuvvetin rotor manyetik alanı tarafından uyarıldığı üç fazlı bir sargıya sahiptir.Çalışmalar, bir statorda süper iletken bir sargı kullanmanın pratik olmadığını göstermiştir, çünkü süperiletkenlerde alternatif akımda önemli kayıplar meydana gelir. Ancak “normal” sargılı bir statorun tasarımı kendi özelliklerine sahiptir.

Sargının prensip olarak stator ve rotor arasındaki hava boşluğuna yerleştirilmesi ve epoksi reçineleri ve fiberglas yapı elemanları kullanılarak yeni bir şekilde monte edilmesi mümkün olduğu ortaya çıktı. Böyle bir devre statöre daha fazla bakır iletken yerleştirmeyi mümkün kıldı.

Stator soğutma sistemi de orijinaldir: ısı, aynı anda bir yalıtkanın işlevini yerine getiren freon tarafından çıkarılır. Gelecekte, bu ısı bir ısı pompası kullanılarak pratik amaçlar için kullanılabilir.

20 MW kapasiteli bir turbojeneratör motorunda 2.5 x 3.5 mm dikdörtgen kesitli bakır tel kullanıldı. Niyobyum-titanyumdan yapılmış 3600 damar içine bastırılır. Böyle bir tel 2200 A'ya kadar akım iletebilir.

Yeni jeneratörün testleri hesaplanan verileri doğruladı. Aynı güce sahip geleneksel makinelerin iki katı kadar hafif olduğu ortaya çıktı ve verimliliği% 1 daha yüksek. Şimdi bu jeneratör Lenenergo sisteminde senkron bir kompansatör olarak çalışıyor ve reaktif güç.

Ancak çalışmanın ana sonucu, bir turbojeneratör oluşturma sürecinde kazanılan muazzam deneyimdir. Buna dayanarak, Leningrad Elektrikli Makine Yapım Birliği Elektrosila, ülkemizde yapım aşamasında olan santrallerin birinde kurulacak olan 300 MW kapasiteli bir turbojeneratör oluşturmaya başladı.

Süper iletken rotor alan sarımı, niyobyum-titanyum telden yapılmıştır. Cihazı olağandışı - en ince niyobyum-titanyum iletkenler bakır bir matrise bastırılır. Bu, manyetik akıdaki dalgalanmaların etkisi veya diğer nedenlerin bir sonucu olarak sargının süperiletken durumdan normale geçişini önlemek için yapılır. Bu olursa, akım bakır matrisinden akacak, ısı dağılacak ve süper iletken durum geri yüklenecektir.

Rotorun üretim teknolojisi, temelde yeni teknik çözümlerin kullanılmasını gerektiriyordu. Geleneksel bir makinenin rotoru manyetik olarak iletken çeliğin sağlam bir dövmesinden yapılmışsa, bu durumda manyetik olmayan çelikten yapılmış bir diğerine yerleştirilmiş birkaç silindirden oluşmalıdır. Bazı silindirlerin duvarları arasında sıvı helyum, diğerlerinin duvarları arasında bir vakum oluşturulur. Silindir duvarları elbette yüksek mekanik mukavemete sahip olmalı, vakum geçirmez olmalıdır.

Yeni turbojeneratörün kütlesi ve selefinin kütlesi, olağan aynı gücün kütlesinden neredeyse 2 kat daha azdır ve verimlilik% 0.5 ... 0.7 daha artar. Turbojeneratör yaklaşık 30 yıldır “yaşıyor” ve çoğu zaman faaliyetteydi, bu yüzden verimdeki bu kadar küçük bir artışın çok önemli bir kazanç olacağı açıktır.

Güç mühendisleri sadece soğuk jeneratörlere ihtiyaç duymazlar. Düzinelerce süper iletken transformatör zaten üretildi ve test edildi (birincisi 1961'de Amerikan McPhee tarafından inşa edildi; transformatör 15 kW seviyesinde çalıştı). 1 milyon kW'a kadar güç için süper iletken transformatör projeleri var. Yeterince büyük güçlerde, süper iletken transformatörler geleneksel transformatörlerle yaklaşık aynı güç kayıplarıyla normalden% 40 ... 50 daha hafif olacaktır (bu hesaplamalarda, likörün gücü de dikkate alınmıştır).

Bununla birlikte, süper iletken transformatörlerin önemli dezavantajları vardır. Aşırı yük, kısa devre, aşırı ısınma, manyetik alan, akım veya sıcaklık kritik değerlere ulaştığında, transformatörün süper iletken durumdan üstesinden gelmesini koruma ihtiyacı ile ilişkilidir.

Transformatör çökmezse, tekrar soğutulması ve süper iletkenliği geri kazanması birkaç saat sürecektir. Bazı durumlarda, güç kaynağında böyle bir kesinti kabul edilemez.Bu nedenle, süper iletken transformatörlerin seri üretimi hakkında konuşmadan önce, acil durum koşullarına ve süper iletken transformatörün kapalı olduğu süre boyunca tüketicilere elektrik sağlama olasılığına karşı koruyucu önlemler geliştirmek gerekir. Bu alanda elde edilen başarılar, yakın gelecekte süper iletken transformatörleri koruma sorununun çözüleceğini ve enerji santrallerinde yer alacağını düşünmemize izin veriyor.

Son yıllarda, süper iletken enerji hatlarının hayali, gerçekleşmeye giderek daha yakın hale geldi. Sürekli artan elektrik talebi uzun mesafelerde yüksek güç iletimini çok cazip kılmaktadır. Sovyet bilim adamları, süper iletken iletim hatlarının vaadini ikna edici bir şekilde gösterdiler. Hatların maliyeti, geleneksel havai güç iletim hatlarının maliyeti ile karşılaştırılabilir olacaktır (bakır veya alüminyum tellerdeki ekonomik olarak uygun akım yoğunluğuna kıyasla kritik akım yoğunluğunun yüksek değeri göz önüne alındığında bir süperiletkenin maliyeti düşüktür ve kablo hatlarının maliyetinden daha düşüktür).

 

Süper iletken güç hatlarının aşağıdaki gibi yürütülmesi beklenir: zemindeki iletimin uç noktaları arasına sıvı azotlu bir boru hattı döşenir. Bu boru hattının içinde sıvı helyum içeren bir boru hattı vardır. Helyum ve azot, başlangıç ​​ve bitiş noktaları arasında bir basınç farkı yaratması nedeniyle boru hatlarından akar. Bu nedenle, sıvılaştırma ve pompa istasyonları sadece hattın uçlarında olacaktır.

Sıvı azot aynı anda bir dielektrik olarak kullanılabilir. Helyum boru hattı azotun içinde dielektrik raflarla desteklenir (çoğu yalıtkanda, dielektrik özellikler düşük sıcaklıklarda iyileştirilir). Helyum boru hattında vakum yalıtımı vardır. Sıvı helyum boru hattının iç yüzeyi bir süperiletken tabakası ile kaplanmıştır.

Süperiletkenin normal sıcaklıkta lastiklerle ara yüz kurması gereken hattın uçlarındaki kaçınılmaz kayıpları dikkate alarak böyle bir hattaki kayıplar, yüzde birkaç fraksiyonu aşmayacak ve sıradan güç hatları kayıpları 5 ... 10 kat daha fazla olacaktır!

G.M. Energy Institute bilim adamlarının kuvvetleri tarafından Krzhizhanovsky ve Kablo Endüstrisi All-Union Bilimsel Araştırma Enstitüsü zaten süper iletken AC ve DC kabloların bir dizi deneysel parçalarını yarattı. Bu hatlar, orta maliyet ve nispeten düşük (110 ... 220 kV) voltaj ile% 99'dan fazla verimlilikle binlerce megawatt'a güç aktarabilecektir. Belki daha da önemlisi, süper iletken güç hatlarının pahalı reaktif güç kompanzasyon cihazlarına ihtiyacı olmayacaktır. Geleneksel hatlar, akım reaktörlerinin, yol boyunca aşırı voltaj kayıplarını dengelemek için güçlü kapasitörlerin monte edilmesini gerektirir ve süper iletkenlerdeki hatlar kendi kendini telafi edebilir!

Süper iletkenler, çalışma prensibi son derece basit, ancak daha önce hiç inşa edilmemiş olan elektrikli makinelerde vazgeçilmez olduğu ortaya çıktı, çünkü çalışmaları çok güçlü mıknatıslar gerektiriyor. Faraday'ın 1831 gibi erken bir tarihte uygulamaya çalıştığı manyetohidrodinamik (MHD) makinelerden bahsediyoruz.

Deneyim fikri basittir. İki metal plaka karşı kıyılarında Thames suyuna batırıldı. Nehrin hızı 0,2 m / s ise, o zaman, Dünya'nın manyetik alanında batıdan doğuya doğru hareket eden iletkenlere su jetleri gibi (dikey bileşeni yaklaşık 5 · 10–5 T'dir), elektrotlardan yaklaşık 10 μV / m'lik bir voltaj çıkarılabilir .

Ne yazık ki, bu deney başarısızlıkla sonuçlandı; “jeneratör nehri” işe yaramadı. Faraday devredeki akımı ölçemedi. Ancak birkaç yıl sonra Lord Kelvin, Faraday'ın deneyimini tekrarladı ve küçük bir akım aldı. Her şey Faraday'daki gibi görünüyor: aynı plakalar, aynı nehir, aynı enstrümanlar. Burası tam olarak öyle değil mi.Kelvin, jeneratörünü sularının boğazın tuzlu suyuyla karıştığı Thames'e inşa etti.

İşte burada! Akış aşağı su daha tuzlu ve bu nedenle daha fazla iletkenlik vardı! Bu hemen araçlar tarafından kaydedildi. “Çalışma sıvısı” nın iletkenliğini arttırmak, MHD jeneratörlerinin gücünü arttırmanın genel yoludur. Ancak manyetik alanı artırarak gücü başka bir şekilde artırabilirsiniz. MHD jeneratörünün gücü, manyetik alan gücünün karesiyle doğru orantılıdır.

MHD jeneratörlerinin hayalleri, süper iletken endüstriyel malzemelerin (niyobyum-titanyum, niyobyum-zirkonyum) ilk gruplarının ortaya çıkmasıyla yüzyılın ortalarında gerçek bir temel aldı, jeneratörlerin, motorların, iletkenlerin, solenoidlerin ilk, hala çalışan modellerinin yapılması . Ve 1962'de, Newcastle'daki bir sempozyumda, İngiliz Wilson ve Robert, 4 T'lik bir alana sahip 20 MW'lık bir MHD jeneratörü için bir proje önerdiler. Sargı bakır telden yapılmışsa, 0.6 mm / dolar maliyetle. İçindeki Joule kayıpları faydalı gücü (15 MW!) “Yiyecektir”. Ancak süperiletkenlerde, sarım çalışma odasını kompakt bir şekilde kuşatacak, içinde kayıp olmayacak ve soğutma sadece 100 kW güç alacaktır. Verimlilik% 25'ten% 99,5'e yükselecek! Düşünecek bir şey var.

MHD jeneratörleri birçok ülkede ciddiye alındı, çünkü bu tür makinelerde termik santrallerin türbinlerinde buhardan 8 ... 10 kat daha sıcak plazma kullanmak mümkün ve tanınmış Carnot formülüne göre verimlilik 40 olmayacak, ancak 60 %. Bu nedenle önümüzdeki yıllarda Ryazan yakınlarında 500 MW için ilk endüstriyel MHD jeneratörü çalışmaya başlayacak.

Tabii ki, böyle bir istasyonu ekonomik olarak oluşturmak ve kullanmak kolay değildir: bir plazma akışının (2500 K) ve sıvı helyumda (4 ... 5 K) sargılı bir kriyostatın, sıcak elektrotların yanması ve cürufunun, sadece cüruflardan yıkanması gereken katkı maddelerinin yakınına yerleştirilmesi kolay değildir. Plazma iyonizasyon yakıtına ilave edildi, ancak beklenen faydalar tüm işçilik maliyetlerini karşılamalıdır.

Bir MHD jeneratörünün süper iletken manyetik sisteminin neye benzediğini hayal edebiliyoruz. Plazma kanalının yanlarında, çok katmanlı ısı yalıtımı ile sargılardan ayrılmış iki süper iletken sargı bulunur. Sargılar titanyum kasetlere sabitlenir ve aralarına titanyum aralayıcılar yerleştirilir. Bu arada, bu kasetler ve aralayıcılar son derece dayanıklı olmalıdır, çünkü mevcut sargılardaki elektrodinamik kuvvetler onları ayırma ve birlikte çekme eğilimindedir.

Süperiletken sargıda herhangi bir ısı oluşmadığından, süperiletken manyetik sistemin çalışması için gerekli olan buzdolabı, sadece ısı yalıtımı ve akım kabloları aracılığıyla sıvı helyum ile kriyostat içine giren ısıyı uzaklaştırmalıdır. Bir süper iletken DC transformatörü tarafından beslenen kısa devre süper iletken bobinler kullanılırsa, akım uçlarındaki kayıplar pratik olarak sıfıra indirilebilir.

Yalıtım yoluyla buharlaşan helyum kaybını telafi edecek bir helyum likörünün, 1 saat içinde onlarca litre sıvı helyum ürettiği tahmin edilmektedir.

Süper iletken sargılar olmasaydı, büyük tokamaklar gerçekçi olmazdı. Tokamak-7 kurulumunda, örneğin, 12 ton ağırlığındaki bir sarım, 4.5 kA'lık bir akımın etrafından akar ve 6 m3'lük bir plazma torusunun ekseninde 2.4 T manyetik alan oluşturur. Bu alan, saatte sadece 150 litre sıvı helyum tüketen 48 süper iletken bobin tarafından oluşturulur ve yeniden sıvılaştırılması 300 ... 400 kW güç gerektirir.

Büyük enerjinin ekonomik kompakt güçlü elektromıknatıslara ihtiyacı yoktur, aynı zamanda rekor kıran güçlü alanlarla çalışan bilim adamları için onlarsız yapmak zordur. Manyetik izotop ayırma tesisleri daha verimli bir büyüklük sırası haline gelir. Süper iletken elektromıknatıslar olmadan büyük hızlandırıcıların projeleri artık dikkate alınmamaktadır.Temel partiküllerin son derece güvenilir ve hassas kaydedicileri haline gelen kabarcık odalarında süper iletkenler olmadan yapmak tamamen gerçekçi değildir. Böylece, süperiletkenlere dayanan rekor kıran büyük manyetik sistemlerden biri (Argonne Ulusal Laboratuvarı, ABD) 80 MJ depolanmış enerjiye sahip 1.8 T alan yaratır. İç çapı 4.8 m, dış çapı 5.3 m ve yüksekliği 3 m olan 45 ton ağırlığındaki devasa bir sargı, 4.2 K - ihmal edilebilir güce kadar soğutma için sadece 500 kW gerektirir.

Cenevre'deki Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nin kabarcık odasının süper iletken mıknatısı daha da etkileyici görünüyor. Aşağıdaki özelliklere sahiptir: merkezde 3 T'ye kadar manyetik alan, “bobin” in iç çapı 4.7 m, depolanmış enerji 800 MJ.

1977'nin sonunda, dünyanın en büyük hiper iletken mıknatıslarından biri olan Hyperon, Teorik ve Deneysel Fizik Enstitüsü'nde (ITEP) görevlendirildi. Çalışma alanının çapı 1 m'dir, sistemin merkezindeki alan 5 T'dir (!). Serpukhov'daki IHEP proton senkrotronundaki deneyler için benzersiz bir mıknatıs tasarlanmıştır.

Bu etkileyici rakamları anladıktan sonra, süper iletkenliğin teknik gelişiminin daha yeni başladığını söylemek zaten bir şekilde sakıncalıdır. Örnek olarak, süperiletkenlerin kritik parametrelerini hatırlayabiliriz. Sıcaklık, basınç, akım, manyetik alan kritik olarak adlandırılan bazı sınırlayıcı değerleri aşarsa, süperiletken olağandışı özelliklerini kaybeder ve sıradan bir malzemeye dönüşür.

Bir faz geçişinin varlığı, dış koşulları kontrol etmek için kullanmak oldukça doğaldır. Süper iletkenlik varsa, alan kritikten daha azdır, sensör direnci geri yüklediyse, alan kritikin üzerindedir. Bir dizi süper iletken metrenin bir dizi halihazırda geliştirilmiştir: uydudaki bir bolometre Dünya'da aydınlatılmış bir maçı “hissedebilir”, galvanometreler birkaç bin kez daha hassas hale gelir; ultra yüksek Q rezonatörlerde, elektromanyetik alanın salınımları korunmuş gibi görünmektedir, çünkü çok uzun bir süre bozulmazlar.

Şimdi, süper iletken cihazların saçılmasının nasıl toplam ekonomik etki üretebileceğini anlamak için enerji endüstrisinin tüm elektriksel kısmına bakmanın zamanı geldi. Süperiletkenler güç ünitelerinin birim gücünü artırabilir, yüksek voltajlı güç yavaş yavaş çok ampere dönüşebilir, santral ve tüketici arasındaki voltaj dönüşümünün dört veya altı katı yerine, karşılık gelen basitleştirme ve daha ucuz devre ile bir veya iki dönüşüm hakkında konuşmak gerçekte, joule kayıpları nedeniyle kaçınılmaz olarak artar. Ama hepsi bu kadar değil.

İçinde süper iletken endüktif enerji depolama cihazları (SPIN'ler) kullanıldığında elektrik sistemleri kaçınılmaz olarak farklı bir görünüm kazanacaktır! Gerçek şu ki, tüm endüstrilerden sadece enerji sektöründe depo yok: üretilen ısı ve elektrik depolanacak hiçbir yerde değil, hemen tüketilmelidir. Bazı umutlar süperiletkenlerle ilişkilidir. İçlerindeki elektrik direncinin olmaması nedeniyle, akım, tüketici tarafından seçilme zamanı gelene kadar zayıflamadan keyfi olarak uzun bir süre kapalı bir süper iletken devresinde dolaşabilir. SPINS, elektrik şebekesinin doğal elemanları haline gelecektir, sadece elektrik kaynakları ve tüketicileri ile birleştirildiğinde bunları sadece regülatörler, anahtarlar veya akım veya frekans dönüştürücülerle donatmak için kalır.

SPIN'lerin enerji yoğunluğu çok farklı olabilir - 10-5 (ellerden düşen bir portföyün enerjisi) 1 kWh (uçurumdan 40 metre düşen 10 tonluk bir blok) veya 10 milyon kWh! Böyle güçlü bir sürücü, futbol sahası etrafında bir koşu bandı boyutuna sahip olmalı, fiyatı 500 milyon dolar ve verimlilik -% 95 olacak.Eşdeğer bir biriken enerji santrali% 20 daha ucuz olacak, ancak kapasitesinin üçte birini ihtiyaçları için harcayacak! Böyle bir SPIN'in maliyetinin düzeni, bileşenleri açısından öğreticidir: buzdolapları için 2 ... 4%, akım dönüştürücüler için% 10, süper iletken sargı için% 15 ... 20, soğuk bölgenin% 25 ısı yalıtımı için ve bandajlar, bağlantı elemanları ve ara parçalar için - neredeyse 50 %.

G.M.'nin raporundan bu yana Krzhizhanovsky göre GOELRO planı VIII Tüm Rusya Sovyetler Kongresi yarım yüzyıldan fazla geçti. Bu planın uygulanması, ülkenin enerji santrallerinin kapasitesinin 1'den 200 ... 300 milyon kW'a çıkarılmasını mümkün kıldı. Şimdi, ülkenin enerji sistemlerini birkaç düzine kez güçlendirmek, onları elektrik ekipmanlarını süper iletken hale getirmek ve bu sistemleri inşa etmenin ilkelerini basitleştirmek için temel bir fırsat var.

21. yüzyılın başında enerjinin temeli, son derece güçlü elektrik jeneratörlerine sahip nükleer ve termonükleer istasyonlar olabilir. Süper iletken elektromıknatıslar tarafından üretilen elektrik alanları, güçlü nehirler, süper iletken güç hatlarından, tüketiciler tarafından gerektiği şekilde seçilecekleri süper iletken enerji depolamasına akabilir. Enerji santralleri gece gündüz eşit olarak enerji üretebilecek ve planlanan modlardan salınmaları ana ünitelerin verimliliğini ve hizmet ömrünü artırmalıdır.

Yer tabanlı enerji santrallerine uzay güneş santralleri ekleyebilirsiniz. Gezegenin sabit noktalarının üzerinde dolaşarak, odaklanmış enerji akışlarını toprak tabanlı dönüştürücülere endüstriyel akımlara göndermek için güneş ışınlarını kısa dalga elektromanyetik radyasyona dönüştürmek zorunda kalacaklar. Uzay-uzay elektrik sistemlerinin tüm elektrikli ekipmanı süper iletken olmalıdır, aksi takdirde nihai elektrik iletkenliğinin iletkenlerindeki kayıplar kabul edilemeyecek kadar büyük olacaktır.

Vladimir KARTSEV "Üç bin yıldır mıknatıs"

Comments

[#1 Stas]

Bu enerjinin geleceği ve SPIN yakın gelecektir.