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

«Кроватка», Rambler и интернет по карточкам: как выглядел рунет в 1990-е «Кроватка», Rambler и интернет по карточкам: как выглядел рунет в 1990-е

Как выглядело интернет-пространство в России более четверти века назад.

Популярная механика
Евгений Цыганов – о сериале «Вне себя», провальных проектах и настоящем кино Евгений Цыганов – о сериале «Вне себя», провальных проектах и настоящем кино

Евгений Цыганов – о своем режиссерском дебюте и погружении в роли

GQ
Как ученым удалось вырастить клетки сердца и мозга без помощи генетики Как ученым удалось вырастить клетки сердца и мозга без помощи генетики

Ученые заставили соединительную ткань превратиться в сердце и нейроны

Популярная механика
Как выбрать идеальную подушку: советы эксперта Как выбрать идеальную подушку: советы эксперта

Что такое анатомическая подушка? Какой материал должен быть внутри?

РБК
Не узнает лицо и не зарядится: чем грозят попытки самостоятельно починить смартфон Не узнает лицо и не зарядится: чем грозят попытки самостоятельно починить смартфон

Стремление сэкономить на ремонте телефона привести к еще большим расходам

Playboy
Как посмотреть температуру процессора: тестируем CPU и боремся с перегревом Как посмотреть температуру процессора: тестируем CPU и боремся с перегревом

Как контролировать и поддерживать нормальную температуру процессора

CHIP
«Счастлива в одиночестве» «Счастлива в одиночестве»

«Надо» выйти замуж, родить детей, а остальные достижения не считаются?

Psychologies
Время пилингов: что важно знать об этой процедуре? Время пилингов: что важно знать об этой процедуре?

Пилинг — любимая многими процедура. Лучшее время для нее — поздняя осень и зима

Psychologies
Как быть с другом, который пытается сделать из вас своего психотерапевта Как быть с другом, который пытается сделать из вас своего психотерапевта

Наверняка у вас есть такой друг, но вы вряд ли ему противостоите

GQ
Белые совы впервые добрались до Испании Белые совы впервые добрались до Испании

Белые совы склонны к далеким путешествиям

N+1
Валерий Плотников. Друзей моих прекрасные черты Валерий Плотников. Друзей моих прекрасные черты

Валерий Плотников рассказывает, как он создавал портреты легендарных личностей

Караван историй
Скрытые фигуры: почему из пяти основателей Tesla только двое стали богатыми Скрытые фигуры: почему из пяти основателей Tesla только двое стали богатыми

Почему не всем основателям Tesla удалось заработать состояние?

Forbes
5 фильмов об экологии, которые стоит посмотреть, чтобы разобраться в вопросе 5 фильмов об экологии, которые стоит посмотреть, чтобы разобраться в вопросе

Фильмы об экологии, которые помогут понять, что происходит с нашей планетой

GQ
Везет же некоторым… Везет же некоторым…

Почему нас порой так раздражает чужой успех и бесят счастливые люди

Лиза
«Я забеременела в 13 и родила». Девушка похвасталась опытом раннего материнства «Я забеременела в 13 и родила». Девушка похвасталась опытом раннего материнства

Тиктокерша по имени Габи похвасталась в Сети тем, что впервые стала мамой в 13

Cosmopolitan
Оптимистическая трагедия Оптимистическая трагедия

Софи Марсо — об отношении к эвтаназии и работе с Франсуа Озоном

Grazia
Американский биотех-стартап выходцев из России привлек $2,5 млн от Xploration Capital Американский биотех-стартап выходцев из России привлек $2,5 млн от Xploration Capital

Стартап Longevica привлек $2,5 млн от венчурного фонда Xploration Capital

Forbes
Нет неправильных эмоций: как поддержать человека, у которого рак Нет неправильных эмоций: как поддержать человека, у которого рак

С какими эмоциями сталкивается онкобольной и как его поддержать?

Cosmopolitan
Надёжная опора Надёжная опора

Частые проблемы, с которыми обращаются к подологу

Здоровье
Социальный заказ Социальный заказ

Две студентки МИФИ превратили увлечение волонтерством в ESG-агентство You Social

Forbes
Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту

В основу сериала легла реальная история русской мошенницы Анны Сорокиной

Cosmopolitan
Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен

Наследники обязаны быть непохожими на родителей

Forbes
Как мосметро использует машинное обучение для оценки загруженности вагонов Как мосметро использует машинное обучение для оценки загруженности вагонов

Оценка загруженности вагонов: как оно работает и при чем здесь машинное обучение

Популярная механика
Почему мы забываем, зачем шли в другую комнату: дело не в возрасте или усталости Почему мы забываем, зачем шли в другую комнату: дело не в возрасте или усталости

С тобой бывало такое — заходишь на кухню и не понимаешь зачем?

Cosmopolitan
Материнский инстинкт Материнский инстинкт

Пенелопа Крус в фильме «Параллельные матери»

Grazia
Как эффективно учиться взрослым: наука андрагогика и полезные советы Как эффективно учиться взрослым: наука андрагогика и полезные советы

Какие методики помогут взрослым эффективнее усваивать знания?

Популярная механика
Зависимость и контрзависимость: как отличить одно от другого Зависимость и контрзависимость: как отличить одно от другого

Почему кто-то бежит от отношений, а другой старается привязать партнера к себе?

Psychologies
Куда пропали 10 ярких звезд КВН, веселивших страну в нулевых Куда пропали 10 ярких звезд КВН, веселивших страну в нулевых

Но где сегодня Ляля из «Утомленных солнцем» или Жанка из «Пармы»?

Cosmopolitan
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
Инновации для животных. Как выглядит современная ветеринария Инновации для животных. Как выглядит современная ветеринария

Как работают современные ветеринары?

СНОБ
Открыть в приложении