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
А ты умеешь? Как правильно ходить – объясняет эксперт А ты умеешь? Как правильно ходить – объясняет эксперт

Оказывается, ходить нужно не только много и часто, но и правильно

The Voicemag
Трактор от А до Я: из чего состоит, как работает и для чего на самом деле нужен Трактор от А до Я: из чего состоит, как работает и для чего на самом деле нужен

Как устроены и почему так ценятся современные тракторы

Популярная механика
Пятый элемент Пятый элемент

Дом в Подмосковье с максимально открытым пространством

SALON-Interior
Загробная жизнь: что люди видят после смерти Загробная жизнь: что люди видят после смерти

Истории тех, кто пережил клиническую смерть и вернулся к жизни

Cosmopolitan
Бум иноязычного контента в эпоху кадрового кризиса: почему скоро некому будет переводить фильмы и сериалы Бум иноязычного контента в эпоху кадрового кризиса: почему скоро некому будет переводить фильмы и сериалы

Как «Игра в кальмара» привлекла внимание к сфере перевода

VC.RU
Секс во славу богов: невероятная история храмовой проституции Секс во славу богов: невероятная история храмовой проституции

Как проституция превратилась из священного ритуала в позорное ремесло?

Maxim
Вперед в прошлое: почему кнопочные телефоны до сих пор не пропали с прилавков Вперед в прошлое: почему кнопочные телефоны до сих пор не пропали с прилавков

В чем секрет длительной актуальности кнопочных телефонов

Популярная механика
20 способов изменить жизнь прямо сейчас 20 способов изменить жизнь прямо сейчас

Вот что можно сделать уже сегодня

Psychologies
Здоровый подход Здоровый подход

Что помогло «Медси» стать лидером среди медицинских сетей

РБК
Беспроигрышная лотерея Беспроигрышная лотерея

Зачем аналитики и экономисты делают неверные прогнозы и не останавливаются

Forbes
Алкогений: Анри де Тулуз-Лотрек Алкогений: Анри де Тулуз-Лотрек

Анри де Тулуз-Лотрек — один из ярких художников своего времени и певец порока!

Maxim
Одна вокруг света: камень размером с гору и разноцветный город Одна вокруг света: камень размером с гору и разноцветный город

148-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Колумбия

Forbes
Когда психика толкает на преступление. Что такое клептомания Когда психика толкает на преступление. Что такое клептомания

Клептомания — это тяжелое и опасное психическое расстройство

РБК
Протеиновые коктейли: научные факты «за» и «против» Протеиновые коктейли: научные факты «за» и «против»

Протеиновые коктейли в целом безвредны, но нужны далеко не каждому

РБК
Забытые советские марки: АТУЛ Забытые советские марки: АТУЛ

Некогда существовавшая, а ныне забытая автомобильная марка — АТУЛ

Популярная механика
Ученые против старения: книги о том, как прожить больше 100 лет Ученые против старения: книги о том, как прожить больше 100 лет

Книги о средства по борьбе со старением

Популярная механика
Зачем на каждый Новый год наряжают ёлку? Зачем на каждый Новый год наряжают ёлку?

Откуда взялась мода украшать на Новый Год и Рождество хвойные деревья

Cosmopolitan
Голос, космос и различные странности. Что все-таки нас объединяет? Голос, космос и различные странности. Что все-таки нас объединяет?

Журналист Сююмбике Давлет-Кильдеева — о громком молчании

РБК
10 лучших фильмов о Джеймсе Бонде 10 лучших фильмов о Джеймсе Бонде

Лучшие картины культовой франшизы о Джеймсе Бонде

GQ
«Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой» «Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой»

Незапланированная беременность юной подружки сына — страшный сон родителей!

Psychologies
Бутылочный метод позволил измерить время жизни нейтрона с рекордной точностью Бутылочный метод позволил измерить время жизни нейтрона с рекордной точностью

Физики представили результаты измерения времени жизни ультрахолодных нейтронов

N+1
20 лет спустя: как сейчас выглядят модели из парфюмерной рекламы нулевых 20 лет спустя: как сейчас выглядят модели из парфюмерной рекламы нулевых

Как выглядят музы парфюмеров сейчас?

The Voicemag
Нейрохирург и чемпион по памяти назвали 5 способов лучше запоминать имена новых знакомых Нейрохирург и чемпион по памяти назвали 5 способов лучше запоминать имена новых знакомых

5 способов лучше запоминать имена от нейрохирурга и мирового чемпиона по памяти

Inc.
Играют свободно Играют свободно

Почему Ксении Жук и Артему Лукьяненко пришлось бросить Минск

Elle
Загадки психосоматики Загадки психосоматики

Частые или длительные стрессы ведут к развитию заболеваний – это известный факт

Лиза
Ответственная юриспруденция Ответственная юриспруденция

О роли юристов в мире бизнеса, вызовах в эпоху цифровизации и ESG-повестке

Эксперт
Примириться любой ценой: что делать, если вы поругались и партнер не идет на контакт? Примириться любой ценой: что делать, если вы поругались и партнер не идет на контакт?

Как вернуть в отношения мир и позитивный настрой?

Psychologies
Адская парочка: 3 худшие пары по знаку зодиака Адская парочка: 3 худшие пары по знаку зодиака

Есть такие знаки, которые просто ну никак не могут быть вместе

Cosmopolitan
Мужской ПМС: чем лечить обострение сарказма Мужской ПМС: чем лечить обострение сарказма

Мужской ПМС накрывает внезапно и без объявления войны

Добрые советы
Открыть в приложении