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

Краткая история времени Краткая история времени

От Большого взрыва до черных дыр

kiozk originals
Два века путешествий Два века путешествий

Русское географическое общество и его архив – собрание редчайших документов

Вокруг света
Как Instagram мешает нам адекватно воспринимать собственное тело Как Instagram мешает нам адекватно воспринимать собственное тело

Контент из Instagram может привести к развитию расстройств пищевого поведения

Psychologies
Сиенские супруги Сиенские супруги

Джанноддза Сарачени и Мариотто Миньянелли жили и друг друга любили в Сиене

Наука и жизнь
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
Монетный сор: что не так с созданной последователями Дурова криптовалютой Toncoin Монетный сор: что не так с созданной последователями Дурова криптовалютой Toncoin

Что такое Toncoin и что с ней не так?

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

Колыбелью практически всех военных технологий стала Вторая мировая война

Популярная механика
Бурак Озчивит и Фахрие Эвджен: совместимость звездной пары разбирает астролог Бурак Озчивит и Фахрие Эвджен: совместимость звездной пары разбирает астролог

Бурак и Фахрие - одни из самых популярных актеров турецких сериалов

Cosmopolitan
Главное терпение: как проходят самые долгие эксперименты в истории Главное терпение: как проходят самые долгие эксперименты в истории

Опыт с капающей смолой продолжается уже почти столетие

Популярная механика
Как собака помогла моему клиенту победить депрессию Как собака помогла моему клиенту победить депрессию

Контакт с собакой-ассистентом буквально перевернул сессию и совместную работу

Psychologies
Учёные оценили время жизни одиночного нейтрона Учёные оценили время жизни одиночного нейтрона

Время жизни одиночного нейтрона составляет 887 секунд

Популярная механика
«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
Археологи нашли в ЮАР постель возрастом более 40 тысяч лет Археологи нашли в ЮАР постель возрастом более 40 тысяч лет

Древняя постель представляла собой подстилку из растений, размещенную на золе

N+1
Декольте, бархат, роскошные ноги: что нужно знать о стиле красавицы Шейлин Вудли Декольте, бархат, роскошные ноги: что нужно знать о стиле красавицы Шейлин Вудли

10 самых ярких образов Шейлин Вудли, в которых она выходила в свет

Cosmopolitan
На отдых в офлайн: 8 сервисов по избавлению от интернет-зависимости На отдых в офлайн: 8 сервисов по избавлению от интернет-зависимости

Приложения для смартфонов, которые помогают реже пользоваться смартфонами

РБК
10+ законов истинной дружбы: как быть лучшей подругой 10+ законов истинной дружбы: как быть лучшей подругой

Эти 10 правил помогут тебе сделать ваши дружеские отношения еще крепче

Cosmopolitan
Физики сплошных сред хватило для моделирования аккреционного диска черной дыры Физики сплошных сред хватило для моделирования аккреционного диска черной дыры

Теория физики сплошных сред применима в сверхсильных гравитационных полях

N+1
Японские макаки оказались любителями зимней рыбалки Японские макаки оказались любителями зимней рыбалки

Японские макаки из долины Камикочи научились ловить рыбу

N+1
Степные коньки сменили места зимовок в тропической Азии на Средиземноморье Степные коньки сменили места зимовок в тропической Азии на Средиземноморье

Мелкие певчие птицы с равнин Сибири нашли новое место для зимовки

N+1
Как вырастить детей с высоким эмоциональным интеллектом Как вырастить детей с высоким эмоциональным интеллектом

Почему так важно развивать эмоциональный интеллект в наших детях

Psychologies
Почему рыбы трутся о камни в аквариуме Почему рыбы трутся о камни в аквариуме

Если рыбка трется о камни в аквариуме, это может быть сигналом для ее владельца

Популярная механика
10 возмужавших сыновей зарубежных звезд – Спирс, Броснана и других 10 возмужавших сыновей зарубежных звезд – Спирс, Броснана и других

Как выросли сыновья зарубежных звезд

Cosmopolitan
Действительно ли салемских ведьм сжигали на костре Действительно ли салемских ведьм сжигали на костре

Правда ли ведьм и колдунов в XVII сжигали на кострах?

Популярная механика
Железная ферма Сэма Дила: необычные скульптуры Железная ферма Сэма Дила: необычные скульптуры

Живет в жаркой австралийской глубинке веселый человек по имени Сэм Дил

Популярная механика
Гвоздь, или Еще одна загадка человеческого мозга Гвоздь, или Еще одна загадка человеческого мозга

Жизнь Леши разделилась на до и после того, как ему исполнилось пять лет

СНОБ
Все итоги хороши Все итоги хороши

Как научиться ценить разные результаты?

Домашний Очаг
Бьюти-эволюция Светланы Бондарчук: от неизвестной модели до светской дивы Бьюти-эволюция Светланы Бондарчук: от неизвестной модели до светской дивы

Светлана Бондарчук - неизменная героиня российской светской хроники

Cosmopolitan
Война и любовь Петра Романова Война и любовь Петра Романова

Если бы Кенигсек не утонул в Неве, российская история пошла бы по иному пути

Караван историй
Вес слова Вес слова

Если карьера не задалась, у вас есть реальный шанс стать преуспевающим спикером

Forbes
Приянка Чопра-Джонас: «Я хватаюсь за любую возможность» Приянка Чопра-Джонас: «Я хватаюсь за любую возможность»

Приянка Чопра-Джонас рассказала о том, как она справляется со всем своими делами

Cosmopolitan
Открыть в приложении