Как работате суперкондуктивните електрични линии и кои се главните предизвици што ги спречкаваат нивната широко усвоена примена во градските електрични мрежи

Суперкондуктивните линии за пренос на енергија користат својствата на суперкондуктивни материјали за трансмисија на електрична енергија. Суперкондуктивните материјали покажуваат нулта резистентност при ниски температури (обично под критичната температура), што значи дека стројот може да протече низ суперкондукторот без губиток. Еве основен преглед на тоа како функционираат суперкондуктивните линии за пренос на енергија:

• Суперкондуктивни материјали: Користат се материјали кои можат да станат суперкондуктивни при одредени ниски температури, како споеви на ниобиум-титаниум (NbTi) или високотемпературни суперкондуктори како јадрено бариум медно оксид (YBCO).

• Систем за хлаѓање: За одржување на суперкондуктивното состојба, потребен е систем за хлаѓање за да се задржи материјалот под неговата критична температура. Често користени медиуми за хлаѓање вклучуваат течна хелиум (за традиционални суперкондуктори со ниска температура) или течна азот (за високотемпературни суперкондуктори).

• Трансмисија на енергија: Во суперкондуктивно состојба, стројот протече низ проводникот со практично без губиток, што значително подобрува ефикасноста на трансмисијата на енергија. Поради високата густина на стројот во суперкондукторите, помала количина на суперкондуктивен кабел може да пренесе повеќе енергија од стандардните кабели.

Главни предизвици што ги попречуваат широко усвојување во градски мрежи

Иако суперкондуктивните линии за пренос на енергија оферираат забележливи предности, како намалување на губитоци и зголемена капацитет за трансмисија, тие се соочуваат со неколку предизвици што ги ограничуваат нивното широко усвојување во градски мрежи:

• Барање за хлаѓање: Суперкондуктивните линии за пренос на енергија бараат непрекинато криогенно хлаѓање, што зголемува комплексноста и цената на системот. Опремата за хлаѓање не само што изискува почетно инвестирање, туку и генерира продолжувани оперативни и одржувачки трошоци.

• Цена на производство: Во моментов, суперкондуктивните материјали се подразбираат преку стандардните проводнички материјали. Повисоко, процесот на производство на суперкондуктивни кабели е поголем, што ги зголемува трошоците.

• Преформулирање на инфраструктурата: Постоечката инфраструктура за енергија можеби ќе треба да биде значително модифицирана за да се прифатат суперкондуктивните линии за пренос на енергија. Тоа вклучува ажурирање на системите за дистрибуција, подстанции и други поврзани објекти.

• Надежност и сигурност: Суперкондуктивните кабели можат да го изгубат нивното суперкондуктивно состојба под екстремни услови (како надмерен пренос на енергија), феномен познат како „квенч“. Токму во моментот на квенч, суперкондукторот се враќа во резистивно состојба, што доведува до брзо зголемување на температурата што може да повреди кабелот. Необходими се надежни механизми за заштита за да се спречат такви случаи.

• Технологија и стандарди: Суперкондуктивните линии за пренос на енергија се релативно нова технологија, и техничките спецификации и индустријските стандарди все уште се развиваат. Недостатокот на зрели стандарди може да попречи комерцијализацијата.

• Прифатливост од страна на јавноста: Уводот на нови технологии често бара време за да добие доверба и поддршка од јавноста, особено кога вклучува значајни промени во инфраструктурата и технологијата.

Заклучок

Суперкондуктивните линии за пренос на енергија ефикасно пренесуваат електрична енергија со користење на својствата на нулта резистентност на суперкондуктивните материјали при ниски температури. Меѓутоа, предизвиците што ги сочинуваат вклучуваат големи барања за хлаѓање, трошоци на производство, потреба за преформулирање на инфраструктурата, проблеми со надежност и сигурност, и развивање на технологија и стандарди. Решавањето на овие предизвици ќе помогне за продвикување и развој на суперкондуктивната технологија во преносот на енергија.