ПОЧИТАЕМ И О ПРОШЛОМ И О БУДУЩЕМ, ЗАДУМАЕМСЯ О НАСТОЯЩЕМ. Вести и до глухого дойдут. Кот из дома- мыши впляс. Слово в карман- сам на обман. Чисты погоны-чиста и совесть. Женщина не захочет- у мужчины не вскочет. Как только рак свиснет- рыба сразу запоет. Умные люди- это которые трудятся, а мудрые- на кого эти умные работают. Уши, выросшие раньше, не заткнут болтливый рот. У всякого свой вкус и манера- кто любит арбуз, а кто офицера. Энтропия Вселенной в 30 раз выше. Ведрами Ветра не измеришь. Когда вострят языки- это не значит, что обязательно точат сабли. Ученые ставят под сомнение теорию относительности Энштейна.Сначала узаконивают уличную проститутицию, а затем политическую.Золото пробуют огнем, женщину-золотом, а мужчину- женщиной. Ученые NASA обнаружили планету, «несущую смерть» Земле. Зло, посылаемое Вселенной, можно пережить, но порожденное самими людьми нет. Ученые нашли одну из причин существования Вселенной. Человек впервые заразился компьютерным вирусом... Чик волосики, чик головку- вот и морковка. Солнечная Система создалась не по законам небесной механики, а по уму. Посев риса любит болото, но провокация его на засуху дает больший урожай. Грим и лицедейство послаще тайского массажа. Береги честь с молоду, а зубы до старости. Жизнь человека коротка, а знания вечны. Путь проникновения в Мир элементарных частиц более тернист, чем генетические манипуляции. У дубины войны есть конец и есть начало, но многие считают ее бесконечной... Река регулярно подмывает свои берега, но нельзя сказать, что это подмочит ее репутацию. Вселенная не расширяется- это всего лишь в ней космическое пространство "распрямляется". Из мира животных: "Упрямое меньшинство обязательно навяжет свое мнение пассивному большиству". Инерция есть кратчайший путь тела в инородной среде. Всякая иерархическая власть держиться на страхе. Именно поэтому, она милует виновных, а наказывает невинных.
Пятница, 18.08.2017, 15:47
                                                      Интернет- Журнал Космос.
Вход Главная Регистрация Выход Мой профиль
Вы вошли как Гость · Группа "Гости"Приветствую Вас, Гость · RSS

Меню сайта

Поиск по сайту

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!

Содержание, которое Вы хотите просмотреть, предназначено только для людей старше 18 лет.

Галерея Невест

Невесты Азии

Невесты Африки

Невесты Latino

Мобильные темы

Игры от Босса

Игры от Nekki

Календарь

«  Август 2012  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031

Архив

Статистика

 Обо всем.
Главная » 2012 » Август » 29 » Сверхпроводящие ЛЭП.
15:23

Сверхпроводящие ЛЭП.

К реализации фантастической идеи передачи электроэнергии без потерь независимо друг от друга приступили Россия, США и другие страны. Они начали строить первые в мире энергосети, использующие сверхпроводящие подземные кабели.
 
В Москве по программе развития энергосистемы российской столицы будет построена первая линия электропередачи из сверхпроводящего материала, охлаждаемого жидким азотом. Стоимость всей программы – 320 млрд рублей (9,15 млрд евро). Заказчик проекта РАО «ЕЭС России». Разработчик проекта – Институт сверхпроводимости и физики твердого тела Российского научного центра «Курчатовский институт».
 
Сверхпроводящая ЛЭП представляет собой сложную систему, включающую несколько многослойных кабелей, размещённых в шахте, охлаждаемой жидким азотом. Сохранение температурного режима требует размещения кабеля только под земле и постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала. Однако, преимущества сверхпроводника налицо: если обычный кабель рассчитан на 10 МВт, то сверхпроводящий аналогичного размера – уже на 100 МВт.
 
«В России пока сверхпроводящих линий нет, но подписанная совместно с РАО «ЕЭС» программа предполагает строительство 500-метрового опытного кабеля в Подмосковье, - рассказывает Виктор Кейлин, заместитель директора по научной работе Института сверхпроводимости и физики твёрдого тела Российского научного центра «Курчатовский институт». – Уже реализуется меньший проект по возведению на одном из полигонов 30-метровой ЛЭП. Срок их сдачи – до конца 2009 года. Если результаты окажутся обнадёживающими, то будет дан старт по возведению внутри Москвы нескольких подземных линий длиной до 1 километра».
 
...В России успешно завершены испытания первой  высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии длиной 200 м на напряжение 20кВ, передает CNews. Аналогичные разработки силовых сверхпроводящих кабелей, позволяющих существенно снизить энергопотери при передаче электроэнергии, ведутся в разных странах мира. Три кабеля длиной от 200 до 600 метров испытываются в США в энергосетях с напряжением от 13,8 до 138 кВ. Разворачиваются работы по установке таких кабелей в энергосетях от 30 до 154 кВ Японии и Южной Корее... 
 
Примером, применения сверхпроводящих кабелей в Москве может стать комплекс высотных зданий «Москва-Сити».
 
Физикам «Курчатовского института» удалось решить проблему изготовления кабеля с практически идеальной структурой материала и добиться приемлемого качества производства. Пока их длина ограничена несколькими километрами, но в перспективе возможно изготовление кабелей из сверхпроводника длиной в десятки километров. Тогда сверхпроводящими сетями можно будет связывать целые регионы.
 
«С начала века в мире стали появляться опытные сверхпроводящие линии, - рассказывает Виктор Кейлин. – Первая из них была испытана в США. Сейчас там функционирует в экспериментальном режиме кабель длиной 100 метров на острове Лог-Айленд».
 
Следующий этап американской программы – в рамках проекта «Гидра» проложить сверхпроводящие ЛЭП на Манхэттене и связать их с энергосистемами на материковой части Нью-Йорка.
 
Явление сверхпроводимости было открыто в 1911 году в Лейденском университете в Голландии при измерении сопротивления металлов при низких температурах. Спустя два года после обнаружения падения сопротивления до нуля при сверхнизких температурах профессор Хейке Каммерлинг-Оннес получил за эту работу Нобелевскую премию. Первые опытные сверхпроводящие линии длиной до нескольких десятков метров стали строить ещё в 60-е годы двадцатого века. Они обладали сверхпроводимостью, но охлаждались гелием, производство которого дорого.
 
Прорыв произошёл с открытием в 1986 году высокотемпературных сверхпроводников, работающих при температурах 77 К (минус 196 градусов Цельсия). Ещё 15 лет потребовалось на то, чтобы приблизить возможность их реального использования в технике.
 
В Японии появятся первые сверхпроводящие кабели для доставки электричества до жилых домов и офисных зданий, сообщает TechRadar. На первом этапе подобные кабели будут проложены в Йокогаме.
 
Строительством сверхпроводящей электрической сети займется компания TEPCO. Всего будет проложено 300 метров подобных кабелей. Электричества, которое будет доставляться по ним, хватит для обеспечения энергией полумиллиона зданий.
 
Если сверхпроводящие кабели позволят предотвратить потерю электроэнергии, как рассчитываю в TEPCO, то к 2015 году компания намерена приступить к активному строительству подобных сетей по всей стране.
 
В основе используемого компанией кабеля лежит сверхпроводящий материал на основе висмута. Охлаждается кабель при помощи относительно дешевого и безопасного жидкого азота.
 
В отличие от обычных кабелей, электроэнергия, при передаче по сверхпроводящему кабелю, доставляется потребителю практически без потерь. Это объясняется нулевым сопротивлением материалов, из которых сделан кабель.
 
Отметим, что долгое время инженерам не удавалось создать достаточно длинный сверхпроводящий кабель, которым можно было бы заменить стандартные кабельные сети. Кроме того, как правило, для охлаждения сверхпроводящих кабелей используется жидкий водород, что небезопасно и дорого.
 
Осуществлять сверхпроводниковые линии электропередачи предполагается так: между конечными пунктами передачи в земле прокладывается трубопровод с жидким азотом. Внутри этого трубопровода располагается трубопровод с жидким гелием. Гелий и азот протекают по трубопроводам вследствие создания между исходным и конечным пунктами разности давлений. Таким образом, ожижительно-насосные станции будут лишь на концах линии.
 
Жидкий азот можно использовать одновременно и в качестве диэлектрика. Гелиевый трубопровод поддерживается внутри азотного диэлектрическими стойками (у большинства изоляторов диэлектрические свойства при низких температурах улучшаются). Гелиевый трубопровод имеет вакуумную изоляцию. Внутренняя поверхность трубопровода жидкого гелия покрыта слоем сверхпроводника.
 
Потери в такой линии с учетом неизбежных потерь на концах линии, где сверхпроводник должен стыковаться с шинами при обычной температуре, не превысят нескольких долей процента, а в обычных линиях электропередачи потери в 5...10 раз больше!
 
Российские ученые успешно провели испытания первой в мире гибридной сверхпроводящей электромагистрали. Этот небольшой кабель состоит из диборида магния, являющегося сверхпроводником, и полости для транспортировки жидкого водорода. Последний, охлаждая диборид до температуры в сорок кельвинов, и вызывает в нем тот самый эффект сверхпроводимости.
 
Проблема сверхпроводимости, то есть способность материала проводить электричество без сопротивления, еще с начала прошлого столетия является предметом пристального внимания со стороны ученых и инженеров. Действительно, если бы удалось наладить производство подобного материала в промышленных масштабах, то об угрозе энергетического кризиса можно было бы забыть. Кроме того, внедрение сверхпроводников стимулировало бы развитие альтернативной энергетики, например, солнечной.
 
Интересный проект, посвященный данной проблеме, представил на симпозиуме в Институте изучения устойчивости окружающей среды (Потсдам, ФРГ), что проходил в мае прошлого года известный физик Алекс Мюллер. Согласно его расчетам, если в пустыне Сахара, где, как мы помним, имеется 360 солнечных дней в году, установить солнечные батареи на площади 300 квадратных километров, то они произведут столько электричества, сколько сейчас дают все электростанции мира. А для обеспечения потребности в электроэнергии всей Европы достаточно всего батареи площадью 50 квадратных километров.
 
Что и говорить — звучит заманчиво. Если бы не одно "но". Для того чтобы этот проект был реализован, необходимы сверхпроводники. Иначе электричество из Сахары даже до юга Европы просто не дойдет — оно все будет потрачено на преодоление сопротивление материала. На том же симпозиуме в результате дискуссии между учеными было выяснено, что для передачи электроэнергии на большие расстояния, например, на три-пять тысяч километров подходят только линии постоянного тока. Ведь популярные ныне воздушные линии передач переменного тока имеют ограничения по длине в несколько сотен километров. А мощность должна составлять около десяти гигаватт.
 
В принципе, если кабель будет сделан из сверхпроводящего материала, никаких проблем быть не должно. Но вот ведь беда — все известные ученым сверхпроводники напрочь отказываются проявлять свои чудесные свойства при нормальных для нас температурах. Эффект сверхпроводимости чаще всего возникает при температурах, близких к абсолютному нулю. Получается, что если делать кабель из сверхпроводника, то его нужно будет постоянно охлаждать по всей длине. Сами понимаете, что на это уйдет в несколько раз больше энергии, чем будет передано по сверхпроводящей линии электропередач.
 
Однако недавно выяснилось, что все можно сделать куда проще. Еще в начале этого века физики описали эффект сверхпроводимости, возникающий в кристаллах диборида магния (MgB2). Это вещество становилось сверхпроводником при 40 К (-233, 15 градусов Цельсия). А ведь это температура, которую легко можно получить при охлаждении вещества жидким водородом. Кроме того, диборид магния достаточно легко получать в промышленных масштабах.
 
И вот на симпозиуме в Потсдаме прозвучала интересная мысль: а что, если создать так называемый гибридный кабель? В нем разместятся сверхпроводящие нити из MgB2, а самую середину будут занимать резервуар, по которому будет транспортироваться жидкий водород.
 
Таким образом, можно будет убить двух зайцев одним выстрелом. Во-первых,жидкий водород сможет охладить диборид магния до нужной температуры, и он станет сверхпроводником. А во-вторых, водород, как мы помним, сам является перспективным топливом. Сейчас основной проблемой при его использовании является дороговизна получения, поскольку оно потребляет куда больше энергии, чем может эффект от использования подобного газа.
 
Но ведь можно же построить заводы по его производству в той же самой Сахаре, где они будут работать от энергии Солнца (которой для данного цикла хватит с лихвой). Таким образом, величайшая пустыня Земли сразу же станет поставщиком и альтернативного топлива, и сверхдешевой электроэнергии. Главное — чтобы было ее по чему передавать.
 
И вот российские специалисты из Института нанотехнологий микроэлектроники, Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности и Московского авиационного института решили воплотить эту замечательную идею в жизнь. Они создали кабель диаметром 26 миллиметров, в центре которого есть полость для транспортировки жидкого водорода (ее диаметр 12 миллиметров).
 
Снаружи от нее располагается токонесущий слой, состоящий из пяти лент диборида магния (их изготовили специалисты из итальянской компании Columbus Superconductor), спирально уложенных на сердечник из пучка медных проволок. Кроме того, жидкий водород циркулировал в полости между внешней оболочкой кабеля и внутренней стенкой криостата. Длина этого экспериментального кабеля составила десять метров. Для первых испытаний, в принципе, больше и не надо.
 
На днях эта новинка была опробована на специализированном стенде Конструкторского бюро химавтоматики в городе Воронеже. По результатам испытаний стало ясно, что все получилось — охлажденный диборид магния проявил свойства сверхпроводника. Как рассказал сотрудник Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности Виталий Высоцкий, в эксперименте выяснилось, что в этой модельной магистрали поток жидкого водорода в 200-220 г/с способен переносить около 25 мегаватт мощности. Да и еще параллельно по сверхпроводящему кабелю было передано около 50 мегаватт электричества.
 
Однако, по мнению ученых, это еще не предел. Тот же Высоцкий заявил о том, что "последний показатель легко увеличить втрое, добавив число сверхпроводящих лент, причем даже в нашей магистрали. В промышленном же решении за счет увеличения тока, напряжения и объема потока водорода (для чего нужно просто увеличить диаметр трубы) можно пропускать куда более мощные энергопотоки". То есть предполагаемая мощность в десять гигаватт для подобного кабеля не является чем-то принципиально недостижимым.
 
Российские ученые назвали данный эксперимент весьма многообещающим. После него стало ясно, что создание сверхпроводящих линий электропередач из недорогих материалов в принципе возможно, причем в промышленных масштабах. Для России это особенно необходимо — ведь в нашей стране с ее огромными расстояниями электростанций сколько ни строй, их постоянно не будет хватать. А со сверхпроводящими кабелями вопрос решается просто и быстро — всего одна-две электростанции смогут снабжать энергией всех жителей России, от Калининграда до Владивостока…

Явление сверхпроводимости в физике представляет огромный интерес для науки. Однако условий, при которых различные материалы показывают нулевое электрическое сопротивление и электроны тока могут проходить сквозь него свободно, трудно достичь.

Как правило, материалы демонстрируют сверхпроводимость при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. Но с конца XIX века, когда было открыто это явление, наука продвинулась уже очень далеко. Учёные смогли «заставить» материалы оказывать нулевое сопротивление и при существенно более высоких температурах, но воспроизвести эксперимент при комнатных 20 градусах по Цельсию физикам удавалось разве что в мечтах.

Тем не менее, охота на высокотемпературную сверхпроводимость ведётся вот уже тридцать лет. Учёные всегда были уверены, что приятный сюрприз им смогут преподнести какие-нибудь экзотичные материалы, такие как купраты. Но оказалось, это совсем не так.

Недавно команда исследователей провела эксперимент с обычным сероводородом и определила, что это вещество демонстрирует сверхпроводимость при рекордно высоких температурах — минус 83 °C. Купраты же, в свою очередь, были способны на такое лишь при минус 109˚C. Но дело было не только в температуре. Для реализации своей задумки учёные прибегли к ещё одной хитрости — созданию сверхвысокого давления, близкого по показателям к тому, что было зафиксировано в земном ядре.

Согласно общепринятой теории сверхпроводимости — теории Бардина, Купера, Шриффера — колебания в атомах кристалла могут привести к образованию электронами так называемых куперовских пар. Они могут проходить через кристалл без сопротивления. Физики надеются, что теория БКШ поможет в поиске новых высокотемпературных сверхпроводников и, в частности, материалов, содержащих лёгкие элементы, например, водород. В таких материалах создаются более прочные связи между электронами в парах.

Новое исследования основано на работе Нила Эшкрофта (Neil Ashcroft), физика британского происхождения, сотрудничающего с Корнельским университетом в Итаке, штат Нью-Йорк. Эшкрофт изучал сверхпроводящий потенциал водородных соединений и исследовал полученный недавно теоретический прогноз способности сульфида водорода оставаться сверхпроводником даже при -193,15 градуса Цельсия, если давление составляет 1,6 миллиона атмосфер. Столь высокое давление сжимает электроны в куперовские пары, которые гораздо с меньшей вероятностью будут разрушены тепловыми флуктуациями.

Изучив труды Эшкрофта, ведущий автор нового исследования Михаил Эреметс (Mikhail Eremets) и его коллеги из Института химии общества Макса Планка решили поэкспериментировать с образцом сульфида водорода. Учёные разместили каплю вещества диаметром в одну сотую миллиметра между вершинами в алмазной наковальне и использовали электроды для измерения колебаний в показателях электрического сопротивления. Результаты регистрировались по мере того, как температура среды понижалась почти до абсолютного нуля.

Оказалось, что при давлении в 1,8 миллиона атмосфер и температуре -83,15 °C электрическое сопротивление неожиданно упало, что означало переход к сверхпроводимости. Таким образом, результат оказался даже более впечатляющим, чем предполагалось, сообщается в статье, с которой можно ознакомиться на сайте препринтов arxiv.org.

Эреметс рассказывает, что подобный скачок к сверхпроводимости при очень высоких для этого явления температурах может быть объяснён распадом сероводорода на молекулы, содержащие относительно большее число атомов водорода. И такие молекулы действительно могут демонстрировать высокотемпературную сверхпроводимость.

Физики, которые не принимали участия в данном исследовании, выражают сомнения по поводу его достоверности. Учёные говорят, что Эреметс и его команда не продемонстрировали один из признаков сверхпроводимости, известный как эффект Мейснера, при котором материал «выталкивает» из своего объёма линии магнитного поля по мере приближения сверхпроводящего состояния.

Однако исследователи из США выражают надежду, что новая работа сподвигнет и другие команды физиков воспроизвести аналогичный эксперимент...

Применение сверхпроводящих кабельных линий в энергетике позволит существенно сократить потери электроэнергии, передавать большие потоки мощности при обычных габаритах кабеля, продлить срок эксплуатации кабельных линий, повысить уровень их пожарной и экологической безопасности, уменьшить площадь земель в мегаполисах, отчуждаемых под строительство энергообъектов, обеспечить электроснабжение крупных потребителей в мегаполисах. 
 
Почитать     Биоэнергетика
 
http://www.pravda.ru/science/eureka/inventions/21-03-2012/1111934-sverhprovodimost-1/
http://lenta.ru/news/2008/08/18/superconductors/
http://www.energieforum.ru/ru/archiv_novostej/sverhprovodjashie_lyep_v_rossii_i_ssha_371.html
http://www.elecmet.ru/otrinfo/elenews/2010/02/16/elenews_45306.html
http://news.rambler.ru/28363483/
 
Просмотров: 2368 | Добавил: Валерий | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017