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

Кодекс поведения робота Кодекс поведения робота

В чем заключаются ключевые проблемы взаимодействия человека и ИИ

Популярная механика
140 кг без тормозов: за что обожают певицу Лиззо, которую никто не видел одетой 140 кг без тормозов: за что обожают певицу Лиззо, которую никто не видел одетой

Никто не может остаться равнодушным к певице Лиззо!

Cosmopolitan
«Вайфшеринг»: Истории 3 девушек, которые легально изменяют своим мужьям «Вайфшеринг»: Истории 3 девушек, которые легально изменяют своим мужьям

Некоторые мужчины возбуждаются от того, что им изменяют

Playboy
Как нам делали голову: что такое череп и как он сформировался Как нам делали голову: что такое череп и как он сформировался

Голову эволюция творила сотни миллионов лет.

Популярная механика
Как модель для сборки Как модель для сборки

Шварцвальд: времена меняются, но не все в мире спешит меняться вместе с ними

Вокруг света
Убила мужа, провела в тюрьме 18 лет и… счастлива: история Патриции Гуччи Убила мужа, провела в тюрьме 18 лет и… счастлива: история Патриции Гуччи

Кем была «черная вдова» семьи Гуччи

Cosmopolitan
Как будущий американский самолет может доминировать в воздухе Как будущий американский самолет может доминировать в воздухе

ВВС США продолжает разработку новых истребителей

Популярная механика
От femme fatale до супергероев и андроидов: эволюция киногероев за последние 100 лет От femme fatale до супергероев и андроидов: эволюция киногероев за последние 100 лет

Какие типажи героев появились в кино за последние 100 лет?

Esquire
5 креативных бизнес-идей 5 креативных бизнес-идей

Как наводнение превратилось в фишку ресторана, а такси – в плантацию огурцов

Playboy
«Они живут до 33-34 лет. Возраст Христа»: Эвелина Бледанс об особенном сыне «Они живут до 33-34 лет. Возраст Христа»: Эвелина Бледанс об особенном сыне

Эвелина Блёданс объяснила, почему не стесняется говорить о болезни сына

Cosmopolitan
Тяжелые фермионы обнаружили в гетероструктурах из дисульфида тантала Тяжелые фермионы обнаружили в гетероструктурах из дисульфида тантала

Первое обнаружение тяжелых фермионов вне объемных сплавов

N+1
Магнитным частицам во внутреннем ухе голубей отказали в роли магниторецепторов Магнитным частицам во внутреннем ухе голубей отказали в роли магниторецепторов

Биофизики выяснили, что кутикулосомы не участвуют в механизме магнитной рецепции

N+1
Крипто-арт: будущая реальность Крипто-арт: будущая реальность

Крипто-арт: его истоки, особенности и перспективы

СНОБ
Ирина Хакамада: «Полезно нырнуть на самую глубину отчаяния» Ирина Хакамада: «Полезно нырнуть на самую глубину отчаяния»

Хакамада меняется в каждом отрезке времени. Сейчас у нее очень непростой период

Psychologies
Что будет, если есть один раз в день: отзывы о необычной диете Что будет, если есть один раз в день: отзывы о необычной диете

В чем суть OMAD-диеты?

Cosmopolitan
Физики измерили волновые функции свободных дырок Физики измерили волновые функции свободных дырок

Физики исследовали поляризационные свойства компонент высшего порядка

N+1
Lovv66 комментирует свой новый альбом «БЭСТ ФРЭНДС» Lovv66 комментирует свой новый альбом «БЭСТ ФРЭНДС»

Самая основная метафора альбома «БЭСТ ФРЭНДС»

GQ
«Я больше не могу»: 5 шагов в борьбе с эмоциональным выгоранием «Я больше не могу»: 5 шагов в борьбе с эмоциональным выгоранием

«Работа надоела настолько, что не могу себя заставить включить утром ноутбук»

Psychologies
Опять женатый: что делать, если тебе всё время встречаются несвободные мужчины Опять женатый: что делать, если тебе всё время встречаются несвободные мужчины

Почему все интересные мужчины оказываются несвободными?

Cosmopolitan
10 способов сделать базовую вещь ультрамодной 10 способов сделать базовую вещь ультрамодной

С чем носить белую рубашку, чтобы быть самой стильной

Лиза
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
Ассирийцы построили осадную насыпь для взятия Лахиша из 19 тысяч тонн камня Ассирийцы построили осадную насыпь для взятия Лахиша из 19 тысяч тонн камня

На строительство 80-метрового сооружения у ассирийцев ушло меньше месяца

N+1
Может ли зимой начаться гроза Может ли зимой начаться гроза

Почему гроза может начаться в любое время года, даже зимой?

Популярная механика
Эксперимент COSINE-100 не увидел обнаруженной DAMA/LIBRE темной материи Эксперимент COSINE-100 не увидел обнаруженной DAMA/LIBRE темной материи

Источник сигнала в детекторе DAMA/LIBRE остается неизвестным

N+1
15-минутный город будущего или как будут жить наши потомки 15-минутный город будущего или как будут жить наши потомки

По мнению ученых и экоактивистов, будущее за компактными локациями

Playboy
Возник по просьбе бразильских банкиров и стал любимым напитком солдат во время Второй мировой: история Nescafe Возник по просьбе бразильских банкиров и стал любимым напитком солдат во время Второй мировой: история Nescafe

История Nescafe — крупнейшего подразделения Nestle

VC.RU
Атомный шпионаж Атомный шпионаж

Манхэттенскому проект и шпионаж

Дилетант
Гид по татуировкам Гид по татуировкам

Тренды в тату-индустрии

Playboy
Как новая Как новая

Премированные косметические процедуры были проверены редакцией

Glamour
Темные пятна и светлые головы: 5 увлекательных книг по истории России Темные пятна и светлые головы: 5 увлекательных книг по истории России

Книги, которые помогут составить объективную картину прошлого России

Популярная механика
Открыть в приложении