Hvernig virka óvenjulegur aflaðir vélufjöll og hvað eru helstu áhætturnar sem hafa verið að tilliti við því að ekki hafa verið víðtæklega notuð í borgarafneta?

Rafmagnsleiðir sem notast við ofurleiðandi efnahverfi nota eiginleika ofurleiðandi efna til að flytja raforku. Ofurleiðandi efni sýna núll viðbótarstöðu við lága hita (venjulega undir kritískum hita þeirra), sem þýðir að straumur getur farið í gegnum ofurleiðandi efni án tapa. Hér er grunnálysing af hvernig rafmagnsleiðir sem notast við ofurleiðandi efni vinna:

• Ofurleiðandi Efni: Notast við efni sem geta orðið ofurleiðandi við ákveðna lága hita, eins og niobium-titan (NbTi) leysingar eða háhitavarnar ofurleiðandi efni eins og yttrium-barium-kopars okssifrengi (YBCO).

• Kælingarkerfi: Til að halda ofurleiðandi stöðu þarf kælingarkerfi til að halda efni undir kritískum hita. Almenn kælingaméd eru eyðisheilið (fyrir venjulega láhitavarð ofurleiðandi efni) eða dreifheilið (fyrir háhitavarð ofurleiðandi efni).

• Orkutrána: Í ofurleiðandi stöðu fer straumur í gegnum leiðara með næstum engum tappi, sem marktekt bætir kostgjaldshæðingu orkutránu. Auk þess, vegna háa straumþéttleikans í ofurleiðandi efnum, getur minni rúmmál af ofurleiðandi snori flutt fleiri orku en venjulegar snorar.

Aðal úrslit sem standa í veg fyrir almennt notkun í borgarhnetsum

Þrátt fyrir að rafmagnsleiðir sem notast við ofurleiðandi efni bjóða upp á merkilegar kosti, eins og lækkad orkutapa og aukin flutningarkraft, standa margar óvænir í veg fyrir almennt notkun þeirra í borgarhnetsum:

• Kælingaröskur: Rafmagnsleiðir sem notast við ofurleiðandi efni krefjast óbrotnar köldkælingar, sem hefur áhrif á flóknar og kostnaðarlegar. Kælingarequipmentið gerir ekki bara upphaflegan fjárfestingarkostnað, heldur myndar það einnig lögreglulega stjórnunarkostnað.

• Framleiðslukostnaður: Núverandi ofurleiðandi efni eru dýrari en venjuleg leiðaraefni. Auk þess, framleiðslufarinn fyrir ofurleiðandi snorar er flóknari, sem hækkar kostnað.

• Byggingarumbætur: Staðbundið orkuraforka hætti gæti þurft miklar umbætur til að gera ráð fyrir rafmagnsleiðum sem notast við ofurleiðandi efni. Þetta innifelur uppfærslu dreifikerfa, umspenningastaða og annarra tengdra aðstæða.

• Reliability og öryggi: Ofurleiðandi snorar geta tapað ofurleiðandi eiginleika sína undir ákveðnum skilyrðum (t.d. orkutök), sem kallast „quench“. Á meðan quench er í gangi, fer ofurleiðandi efni yfir í viðbótarstöðu, sem valdi hratt stígandi hita sem gæti skemmt snoran. Trygg verndarkerfi eru nauðsynleg til að forðast slíkar atburði.

• Tekni og staðlar: Rafmagnsleiðir sem notast við ofurleiðandi efni eru ný teknologi, og viðeigandi tekníska mál og bransjustandlar eru enn að breytast. Mangel á fullorðnum staðlum getur hindrat verslað.

• Almennt samþykki: Introduksjon nýrrar teknologíar tekur oft tíma til að fá almennt traust og stuðning, sérstaklega þegar það felur stór umbætur í byggingar og teknologi.

Samantekt

Rafmagnsleiðir sem notast við ofurleiðandi efni flutta raforku á kostgjaldslega máta með því að nota núll viðbótarstöðu ofurleiðandi efna við lága hita. En óvænir sem þær standa fyrir innihalda hár kælingaröskur, framleiðslukostnað, byggingarumbætur, reliability og öryggisspurningar, og brotandi teknologi og staðlar. Með því að taka við þessum óvænum verður hægt að fræmja notkun og þróun ofurleiðandi teknologíu í orkutránu.