Энергоэффективный сверхпроводящий кабель

Немецкий Технологический институт Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology - KIT) разработал сверхпроводящий кабель, который – при охлаждении азотом вместо гелия – способен передавать очень большие объёмы электроэнергии почти без потерь.

Такой сверхпроводящий кабель легко изготавливать. В отрасли уже разрабатываются процессы массового производства эффективных сверхпроводящих кабелей. Сверхпроводники передают электрический ток при низких температурах почти без потерь, что делает их привлекательными для целого ряда энергосберегающих технологий. Однако это обычно требует охлаждения жидким гелием до температуры, близкой к минус 269°C.

Новый кабель, разработанный учёными из Технологического института Карлсруэ, уже готов к использованию при температуре минус 196°C. Такой кабель впервые может работать в широком диапазоне областей применения, с использованием азота для охлаждения. Кабель на основе высокотемпературного сверхпроводника Cross Conductor (HTS CroCo) передаёт большие объёмы электроэнергии благодаря специальному материалу, который изготавливают в Технологическом институте Карлсруэ. Это тонкие полосы из редкоземельного оксида меди бария (Rebco), сверхпроводящие свойства которого известны с 1987 года. Этот сверхпроводник можно изготавливать только большими длинами в виде тонких полос.

Как объясняют учёные Вальтер Фиетц (Walter Fietz) и Михаил Вольф (Michael Wolf), был разработан метод, при помощи которого несколько лент Rebco располагают в перекрёстном порядке. Это позволяет создать кабель, рассчитанный на очень высокие токи. Высокая пропускная способность высокотемпературных сверхпроводников HTS CroCo по току обеспечивает экономию пространства и массы по сравнению с традиционными кабелями, выполненными из меди или алюминиевых сплавов. Процесс производства такого кабеля также эффективен: несколько технологических этапов объединены в производственный процесс, разработанный в Технологическом институте Карлсруэ. В настоящее время на демонстрационном производственном оборудовании уже достигнута производительность не менее одного метра в минуту. В процессе промышленного производства, смоделированном соответствующим образом, потенциально возможно изготавливать кабели длиной в несколько сотен метров и более, что приведёт к существенному сокращению расходов. Поскольку сверхпроводящий слой, который проводит ток, в готовых кабелях имеет толщину всего несколько тысячных миллиметра, стоимость материала также будет ограничена.

До настоящего времени массовому производству таких кабелей мешала высокая стоимость производства лент Rebco, но сейчас, однако, разрабатываются процессы, позволяющие сделать их более дешёвыми. Сверхпроводники CroCo подходят для энергосберегающей генерации сильных магнитных полей, но также для транспортировки больших объёмов электроэнергии. Это приведёт, например, к возможности интеграции крупномасштабных ветровых энергоустановок или солнечных энергетических установок в энергосистему и сделает магистральные линии более эффективными с экономической точки зрения. Если для охлаждения сверхпроводников CroCo используется жидкий азот, химическую и электрическую энергию можно даже транспортировать вместе. В принципе, сверхпроводники CroCo могут использоваться везде, где имеется ограниченное пространство, но необходимо передавать большие объёмы электроэнергии. Таким образом, как отмечают учёные, сверхпроводники CroCo также можно использовать на кораблях и полностью электрических воздушных судах.

 

https://www.ruscable.ru/news/2019/10/09/Energoeffektivnyj_sverxprovodyaschij_kabely/