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

Алгоритмические войны Алгоритмические войны

Как битвы будущего видят по ту сторону океана

Популярная механика
Герметичные миры Уэса Андерсона: гид по визуальным особенностям его фильмов Герметичные миры Уэса Андерсона: гид по визуальным особенностям его фильмов

Стиль режиссера Уэса Андерсона и его истоки

Esquire
Отечественные ученые делают бактерии и грибы агрессивными Отечественные ученые делают бактерии и грибы агрессивными

Российские биологи предлагают свои инновационные технологии очистки

Эксперт
Секс-гайд по квартире: 5 лучших локаций для того, чтобы заняться любовью Секс-гайд по квартире: 5 лучших локаций для того, чтобы заняться любовью

Попробуем больше раскрыть "сексуальный потенциал" твоей квартиры

Playboy
10 страшных историй, которые случились наяву 10 страшных историй, которые случились наяву

От изгнания бесов до необъяснимых смертей: кошмары, в которые трудно поверить

Esquire
«Усоногий рак Чарльза Дарвина и паук Дэвида Боуи: Как научные названия воспевают героев, авантюристов и негодяев». Отрывок из книги «Усоногий рак Чарльза Дарвина и паук Дэвида Боуи: Как научные названия воспевают героев, авантюристов и негодяев». Отрывок из книги

Отрывок из книги Стивена Херда — что «нейминг» может рассказать об открытиях

СНОБ
Деньги зумеров: кто больше всех зарабатывает на рекламе в YouTube Деньги зумеров: кто больше всех зарабатывает на рекламе в YouTube

Сколько стоит реклама в крупных YouTube-каналах, какие факторы влияют на цену?

Forbes
Что смотреть и пробовать в Краснодарском крае. Гид «РБК Стиль» Что смотреть и пробовать в Краснодарском крае. Гид «РБК Стиль»

Рассказываем, что такое Краснодарский край в несезон

РБК
Орангутаны отличились индивидуальным и меняющимся со временем стилем рисования Орангутаны отличились индивидуальным и меняющимся со временем стилем рисования

Приматы могут обладать стилем рисования, который эволюционирует в течение жизни

N+1
Самые модные способы носить дубленку этой зимой: 9 идей от главных модниц Европы Самые модные способы носить дубленку этой зимой: 9 идей от главных модниц Европы

Дубленка — теплая, стильная, практичная верхняя одежда на зиму

Cosmopolitan
Моменты из любимых советских фильмов, непонятные новому поколению Моменты из любимых советских фильмов, непонятные новому поколению

Реалии жизни из классики кино, которые понятны только людям, рожденным в СССР

Maxim
Каких героев «Великолепного века» не существовало на самом деле? Каких героев «Великолепного века» не существовало на самом деле?

Сценаристы «Великолепного века» выдумали нескольких персонажей

Cosmopolitan
Самые большие статуи в мире: зачем их строят? Самые большие статуи в мире: зачем их строят?

Зачем строят гигантские статуи

Популярная механика
5 самых дорогих вещей из знаменитых научно-фантастических фильмов и сериалов 5 самых дорогих вещей из знаменитых научно-фантастических фильмов и сериалов

Самые дорогие кинематографические реликвии

Популярная механика
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
5 законов США, которые нам не понять 5 законов США, которые нам не понять

Необычные запреты в США, которые действуют в США много лет

Playboy
Почему все ненавидят Скорпионов? 5 веских причин Почему все ненавидят Скорпионов? 5 веских причин

Самый мистический и пугающий всех знак зодиака — Скорпион

VOICE
White Punk – о провинции, индустрии и воссоединении YungRussia White Punk – о провинции, индустрии и воссоединении YungRussia

Интервью с White Punk – о прошлом и настоящем рэп-музыки

GQ
Как два выпускника Бауманки построили компанию на полмиллиарда и продали ее «Сберу» Как два выпускника Бауманки построили компанию на полмиллиарда и продали ее «Сберу»

Как Валишев и Иванниковы придумали онлайн-чаты Jivo

Forbes
Шумное наказание: почему приговор зависит от голодного судьи и футбольного матча Шумное наказание: почему приговор зависит от голодного судьи и футбольного матча

Может ли судья ошибаться? За одни преступления могут быть разные приговоры?

Forbes
За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке

Самые интересные сериалы про американскую глубинку

Cosmopolitan
Горный перевал: как Toyota Land Cruiser 300 справился с дорогами в Дагестане Горный перевал: как Toyota Land Cruiser 300 справился с дорогами в Дагестане

Toyota представила новую версию легендарного Land Cruiser с дизельным двигателем

Forbes
Ученые нашли в изумруде новое состояние воды Ученые нашли в изумруде новое состояние воды

Физики обнаружили в каналах кристаллов берилла новое состояние воды

Популярная механика
Всем тем, кому сложно говорить «нет» Всем тем, кому сложно говорить «нет»

Как научиться отказывать?

Psychologies
«Женское сердце. Современный подход к здоровью женщин» «Женское сердце. Современный подход к здоровью женщин»

Только недавно исследования показали, что пол при лечении сердца надо учитывать

N+1
«Корпоративный экзорцизм»: кто подставил основателя Papa John's по его мнению и как он провёл три года после скандала «Корпоративный экзорцизм»: кто подставил основателя Papa John's по его мнению и как он провёл три года после скандала

Почему основатель Papa John's уверен в заговоре?

VC.RU
Детей в Древнем Перу отлучили от груди на третьем году жизни Детей в Древнем Перу отлучили от груди на третьем году жизни

Биоархеологи исследовали останки 48 детей, похороненных около 2500 лет назад

N+1
«Моя сестра притворилась беременной, чтобы вернуть бывшего» «Моя сестра притворилась беременной, чтобы вернуть бывшего»

На что только не идут некоторые женщины, чтобы снова сойтись с партнером

Psychologies
На орбите На орбите

Современный и смелый интерьер с панорамным видом на столицу

SALON-Interior
«Структура нашей торговли скоро сильно изменится» «Структура нашей торговли скоро сильно изменится»

В русле глобальной декарбонизации Япония надеется на взаимодействие с Россией

Эксперт
Открыть в приложении