Как в России создают сверхпроводящие линии электропередач

Популярная механикаHi-Tech

Сверхпроводящие линии передач: как это сделано в России

Олег Макаров

Явление сверхпроводимости, то есть свойство некоторых материалов приобретать при сверхнизких температурах нулевое электрическое сопротивление, было открыто почти сто лет назад. Но понадобилось много десятилетий, чтобы этот эффект смог стать основой начинающейся революции в электроэнергетике. Работы по созданию сверхпроводящих линий электропередач ведутся и в России.

Современные линии электропередач обладают хорошим КПД (порядка 97−98%), но потери в виде 2−3% все же отнимают определенное количество сгенерированной энергии. Часть ее уходит на «корону», часть теряется из-за эффекта перемагничивания в проводах или в трансформаторах. Шансом снизить потери казался эффект сверхпроводимости, но для поддержания проводника при сверхнизкой температуре в 23 K требовался гелий — вещество с очень низкой точкой кипения (4,215 K, или -268,94°С). Хладагент с более высокой, чем 27 К, точкой кипения невозможно было бы удерживать в жидком агрегатном состоянии. Однако гелий дорог, а криогенное оборудование, охлаждавшее газ до температур, близких к абсолютному нулю, не только дорого, но и слишком энергозатратно. Было очевидно, что экономически оправданную промышленную технологию в этих условиях не создать.

f09f2654fa4b0b6ab498cd2d93c071c1.jpg

Пришествие азота

Однако в конце 1986 года исследователями корпорации IBM швейцарцем Карлом Мюллером и немцем Георгом Беднорцем был открыт эффект высокотемпературной сверхпроводимости, возникающий при 35 K в композитном керамическом материале под названием барий-лантан-медный оксид. «Высокая температура» там была весьма относительна, ведь 35 К — это -238°С. Однако труд Мюллера и Беднорца, отмеченный Нобелевской премией, задал научное направление, в рамках которого создавались проводники, где наблюдалась сверхпроводимость при все более и более высоких температурах. В какой-то момент количество перешло в качество, и для охлаждения проводника стало возможным использовать хладагент в виде жидкого азота с температурой кипения 77,4 К. Это уже было совсем другое дело! Для поддержания азота в жидкой фазе требовалось куда меньше энергии, а сам азот намного дешевле гелия, благо это главный компонент земной атмосферы. С этого момента в разных странах мира начались практические работы по созданию линий электропередач и электротехнических объектов на основе высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП).

Меньше напряжения!

Передаваемая по проводам мощность есть произведение силы тока на напряжение. То есть если повысить ток, ту же мощность можно передать с меньшим напряжением, и наоборот. Энергетики, передавая электроэнергию на большие расстояния, вынуждены идти по второму пути, то есть поднимать напряжение до сотен киловольт (кВ). Дело в том, что при заданном сопротивлении рост силы тока ведет к большим потерям мощности. Но если сопротивление исключить, то появляется возможность повысить плотность тока в сечении проводника (например, с 8 А на 1 мм

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Часто ходите в тренажерный зал, но не можете похудеть? Избыточные тренировки тут не при чем Часто ходите в тренажерный зал, но не можете похудеть? Избыточные тренировки тут не при чем

Частые тренировки слишком сильно стрессуют организм?

Популярная механика
Как продавцу обезопасить свой бренд при сотрудничестве с маркетплейсом Как продавцу обезопасить свой бренд при сотрудничестве с маркетплейсом

Плюсы и минусы работы с маркетплейсами для продавцов

Inc.
1200 калорий в день: план питания на неделю с рецептами 1200 калорий в день: план питания на неделю с рецептами

План питания на 1200 калорий, рассчитанный на неделю

Cosmopolitan
Черный, черный Запад Черный, черный Запад

Традиции «черного» вестерна в фильме «Тем больнее падать»

Weekend
«Свекровь тайно подменяла смесью мое грудное молоко, так как считает его грязным» «Свекровь тайно подменяла смесью мое грудное молоко, так как считает его грязным»

Кормление грудью все еще остается табуированной темой в обществе

Psychologies
Как встать на ноги после тяжелых травм: возможности современной медицины Как встать на ноги после тяжелых травм: возможности современной медицины

Сегодня технологии позволяют подняться на ноги буквально в день операции

Популярная механика
Когда на Руси появились пряники? Когда на Руси появились пряники?

Выпечка, похожая на пряники, появилась на Руси примерно в IX веке

Культура.РФ
Эмоции мешают думать: чему можно научиться у Майкла Корлеоне Эмоции мешают думать: чему можно научиться у Майкла Корлеоне

Чему можно научиться у мафиози Майкла Корлеоне

Esquire
Кожа, шпон и роботы: где и как производят Aurus Кожа, шпон и роботы: где и как производят Aurus

Как производят самые передовые автомобили России

РБК
Печальный замок на Тибре Печальный замок на Тибре

Один из главных памятников Вечного города

Дилетант
Как правильно наносить термопасту на процессор? Как правильно наносить термопасту на процессор?

Некоторые нюансы при замене термопасты на процессоре

CHIP
Смертельный номер: каким получился «Французский вестник» Уэса Андерсона Смертельный номер: каким получился «Французский вестник» Уэса Андерсона

«Французский вестник» — самый усталый фильм Уэса Андерсона

РБК
Активно-реактивные снаряды: как это работает Активно-реактивные снаряды: как это работает

Колыбелью практически всех военных технологий стала Вторая мировая война

Популярная механика
Цветок, из которого готовят синий «чай» Цветок, из которого готовят синий «чай»

Цветки клитории используют в кулинарии для придания необычной синей окраски

Наука и жизнь
Самки калифорнийских кондоров принесли потомство без участия самцов Самки калифорнийских кондоров принесли потомство без участия самцов

Первый известный случай партеногенеза у калифорнийских кондоров

N+1
Минералка без газа и кофе с маслом: что пить на интервальном голодании Минералка без газа и кофе с маслом: что пить на интервальном голодании

Можно ли пить и что именно во время интервального голодания?

Cosmopolitan
Основатели сети автомоек Fast&Shine занялись IT и производством сыра, а потом стали строителями. Теперь они планируют заработать миллиарды на элитной недвижимости Основатели сети автомоек Fast&Shine занялись IT и производством сыра, а потом стали строителями. Теперь они планируют заработать миллиарды на элитной недвижимости

Аркадий Хохлов и его партнеры рассказали, как вести стройку по Scrum

Inc.
Эффект Манделы и другие искажения памяти: психолог о том, почему с нами это случается Эффект Манделы и другие искажения памяти: психолог о том, почему с нами это случается

Ты тоже иногда думаешь, что закончил универ "только вчера"?

Playboy
От «зеленого» винта: к чему приведет обсуждение экологической повестки в авиации От «зеленого» винта: к чему приведет обсуждение экологической повестки в авиации

Почему авиация почти не задействована в экологической повестке?

Forbes
«Мать выгнала меня из дома. А теперь ждет, что я стану ухаживать за ней» «Мать выгнала меня из дома. А теперь ждет, что я стану ухаживать за ней»

Обязаны ли взрослые дети помогать родителям?

Psychologies
«Миф — это вирус» «Миф — это вирус»

Александр Зельдович о своей «Медее», ресентименте и феминизме

Weekend
Самолюбие и внутренняя пустота: как распознать психопатку Самолюбие и внутренняя пустота: как распознать психопатку

Распознать женщину-психопатку не так-то просто — издалека они само очарование

Psychologies
Как происходит процедура опознания. Отрывок из книги судмедэксперта Как происходит процедура опознания. Отрывок из книги судмедэксперта

Фрагмент из книги судмедэксперт Мэри Кэссиди «Место преступления – тело»

СНОБ
Самые разрушительные компьютерные вирусы в истории Самые разрушительные компьютерные вирусы в истории

В 1983 Фред Коэн создал один из первых прототипов компьютерного вируса

Maxim
Как похудела звезда КВН Ольга Картункова — без шуток Как похудела звезда КВН Ольга Картункова — без шуток

Ольге Картунковой пришлось сбрасывать вес: общий итог — минус 84 кг!

Cosmopolitan
«Прошлой ночью в Сохо»: коктейль из «Полночи в Париже» и «Неонового демона» «Прошлой ночью в Сохо»: коктейль из «Полночи в Париже» и «Неонового демона»

Стоит ли смотреть ностальгический джалло-хоррор от Эдгара Райта

Cosmopolitan
Почему программа льготной ипотеки не разогреет загородный рынок недвижимости Почему программа льготной ипотеки не разогреет загородный рынок недвижимости

Участники рынка считают, что программа является первым шагом для разворота рынка

Forbes
Как стартап Gatik доставляет товары на грузовиках без водителя Как стартап Gatik доставляет товары на грузовиках без водителя

За рулем грузовиков нет водителей — они самостоятельно курсируют по маршруту

Forbes
У человечества нет плана «Б»: Петр Коваленко рассказывает, почему важна экомода У человечества нет плана «Б»: Петр Коваленко рассказывает, почему важна экомода

Экомода — новый тренд, о котором мы слышим всё чаще

Cosmopolitan
«Яблоко» из титана и сапфира: GPS будущего, которой не нужны спутники «Яблоко» из титана и сапфира: GPS будущего, которой не нужны спутники

Sandia National Laboratories разрабатывает GSP без спутников

Популярная механика
Открыть в приложении