Суперкондуктивтік электр жолдары қалай іске асырылады және оларды қалалық электр түбіндерінде кеңінен қолдануға негізделген негізгі кедергілер қандай?

Суперкондуктивті электр жолдары суперкондуктивті материалдардың қасиеттерін пайдаланып, электр энергиясын жеткізеді. Суперкондуктивті материалдар төмен температураларда (адатта критикалық температураларынан төмен) нөл сопротивтік көрсетеді, бұл дегені ағым суперкондуктивті материал арқылы жоғары үсіммен өтуі мүмкін. Мұнда суперкондуктивті электр жолдарының қалай іске асуына қарап көріңіз:

• Суперкондуктивті материалдар: Айрым төмен температураларда суперкондуктивті болатын материалдарды пайдалану, мысалы, ниобий-титанды (NbTi) сплавдар немесе йтриум бариум күміс оксиді (YBCO) сызықты суперкондукторлар.

• Жылуу жүйесі: Суперкондуктивті қалыптасу үшін, материалды критикалық температурасынан төменде сақтау үшін жылуу жүйесі қажет. Кең таралған жылуу медиумдары - суық гелий (traditionally low-temperature superconductors үшін) немесе суық азот (high-temperature superconductors үшін).

• Энергия жеткізу: Суперкондуктивті қалыптасу арқылы, ағым кондуктор арқылы өте аз жоюмен өтуі мүмкін, бұл энергия жеткізу ерекшелікті қалыптастырады. Сонымен қатар, суперкондукторларда жоғары ағым тығыздығынан, суперкондуктивті кабельдің кішігірік көлемі көбірек энергиян жеткізе алады, салыстырмалы әдеттегі кабельдерге.

Широкое внедрение в городских сетях препятствующие основные проблемы

Хотя суперпроводящие линии электропередач предлагают значительные преимущества, такие как уменьшение потерь энергии и увеличение пропускной способности, они сталкиваются с рядом проблем, которые ограничивают их широкое применение в городских сетях:

• Требования к охлаждению: Суперпроводящие линии электропередач требуют постоянного криогенного охлаждения, что увеличивает сложность и стоимость системы. Оборудование для охлаждения не только требует первоначальных инвестиций, но и создает постоянные эксплуатационные и ремонтные расходы.

• Производственные затраты: В настоящее время суперпроводящие материалы дороже традиционных проводящих материалов. Кроме того, процесс производства суперпроводящих кабелей более сложный, что повышает затраты.

• Перестройка инфраструктуры: Существующая энергетическая инфраструктура может потребовать значительных изменений для размещения суперпроводящих линий электропередач. Это включает обновление систем распределения, подстанций и других связанных объектов.

• Надежность и безопасность: Суперпроводящие кабели могут терять свою сверхпроводимость при экстремальных условиях (например, при перегрузке), это явление называется "квентом". Во время квента суперпроводник возвращается в резистивное состояние, что приводит к быстрому повышению температуры, которое может повредить кабель. Необходимы надежные защитные механизмы, чтобы предотвратить такие случаи.

• Технология и стандарты: Суперпроводящие линии электропередач - относительно новая технология, и соответствующие технические спецификации и отраслевые стандарты все еще развиваются. Отсутствие зрелых стандартов может препятствовать коммерциализации.

• Общественное признание: Введение новых технологий часто требует времени, чтобы завоевать доверие и поддержку общественности, особенно когда речь идет о значительных изменениях в инфраструктуре и технологии.

Жиынтыс

Суперкондуктивті электр жолдары төмен температураларда суперкондуктивті материалдардың нөл сопротивтік қасиеттерін пайдаланып, электр энергиясын өте үсімді жеткізеді. Бірақ, олардың кездесетін шектеулері: жоғары жылуу талаптары, өндіру заттары, инфрақұрылымды қайта құру талаптары, надежділік және қауіпсіздік теңсіздіктері, өнімділік және стандарттардың өзара өзгеруі. Бұл шектеулерді шешу суперкондуктивті технологияның энергия жеткізу саласында қолданылуы мен өнімділігін жетілдіреді.