עתיד האנרגיה - מחוללי חשמל מוליכים-על, שנאים וקווי חשמל

אחד הכיוונים העיקריים להתפתחות המדע מתווה מחקרים תיאורטיים וניסויים בתחום חומרים מוליכים-על, ואחד הכיוונים העיקריים להתפתחות הטכנולוגיה הוא פיתוח טורבוגנרטורים מוליכים-על.

ציוד חשמלי מוליך-על יגדיל באופן דרמטי עומסים חשמליים ומגנטיים באלמנטים של מכשירים ובכך יפחית באופן דרמטי את גודלם. בחוט מוליך-על מותר צפיפות זרם של 10 ... פי 50 מצפיפות הזרם במכשור חשמלי קונבנציונאלי. ניתן להביא שדות מגנטיים לערכים בסדר גודל של 10 T, לעומת 0.8 ... 1 T במכונות קונבנציונאליות. בהתחשב בכך שמידותיהם של מכשירים חשמליים עומדים ביחס הפוך לתוצר של צפיפות הזרם המותרת וההשראה המגנטית, ברור כי השימוש במוליכי-על יפחית את גודל ומשקל הציוד החשמלי פעמים רבות!

לדברי אחד ממעצבי מערכת הקירור של סוגים חדשים של טורבוגנרטורים קריוגניים של המדען הסובייטי I.F. פיליפוב, יש סיבה לשקול את המשימה של יצירת קריוטורבורגנרטורים חסכוניים עם מוליכי-על שנפתרו. חישובים ומחקרים ראשוניים נותנים תקווה שלא רק הגודל והמשקל, אלא גם היעילות של מכונות חדשות תהיה גבוהה מזו של הגנרטורים המתקדמים ביותר בעיצוב מסורתי.

דעה זו משותפת לראשי העבודה על יצירת טורבוגנרטור מוליך-על חדש בסדרת KTG-1000, האקדמאי I.A. גלבוב, דוקטור למדעים טכניים V.G. נוביצקי ו- V.N. שתחטין. גנרטור ה- KTG-1000 נבדק בקיץ 1975, ואחריו המחקר הקוגני טורבו-גנרטור KT-2-2, שנוצר על ידי עמותת אלקטרוסילה בשיתוף מדענים של המכון לפיזיקה וטכנולוגיה לטמפרטורות נמוכות, האקדמיה למדעים של ה- SSR האוקראיני. תוצאות הבדיקה אפשרו לבנות יחידה מוליכת-על בעלת עוצמה גדולה משמעותית.

להלן מספר נתונים של טורבו-גנרטור מוליך על 1200 קילוואט שפותח ב- VNIIelektromash. מתפתל השדה המוליך-על עשוי מחוט בקוטר 0.7 מ"מ עם 37 ורידים מוליכים-על של ניוביום-טיטניום במטריקס נחושת. כוחות צנטריפוגאליים ואלקטרו-דינמיים המתפתלים נתפסים על ידי תחבושת מפלדת אל חלד. בין מעטפת הנירוסטה החיצונית עם קירות עבה לתחבושת יש מסך אלקטרותרפי נחושת, מקורר בזרימת ההליום הגזי והקור העובר דרך התעלה (ואז הוא חוזר לחומר המזרז).

המסבים פועלים בטמפרטורת החדר. מתפתל הסטטור עשוי מוליכי נחושת (מים קרירים יותר) ומוקף מגן פרומגנטי עשוי פלדה עמוסה. הרוטור מסתובב בחלל ואקום בתוך הקליפה של חומר בידוד. הוואקום במעטפת מובטח על ידי אטמים.

גנרטור ה- KTG-1000 הניסוי היה בעבר הגורם הקריוטורבוגן הגדול ביותר בעולם בגודלו. מטרת היווצרותה היא לבחון את התכנון של קריוסטטים גדולים מסתובבים, התקני אספקת הליום למתפתל הרוטור המוליך-על, ללמוד את המעגל התרמי, את פעולתו של הרוטור המוליך-מוליך-העל וקירורו.

והסיכויים פשוט מהפנטים. מכונה בהספק של 1300 מגוואט תהיה באורך של כ -10 מ 'בהמסה של 280 טון, ואילו מכונה בעלת אותה ביצועים בהספק דומה תהיה אורך של 20 מ' עם מסה של 700 טון! לבסוף, קשה ליצור מכונה רגילה בהספק של יותר מ- 2000 מגוואט, ועם מוליכי-על תוכלו למעשה להשיג הספק יחידה של 20,000 מגוואט!

אז הרווח בחומרים מהווה כשלושה רבעים מהעלות. תהליכי הייצור מקלים. קל יותר וזול יותר עבור כל מפעל לבניית מכונות לייצר כמה מכונות חשמליות גדולות ממספר גדול של קטנות: דרושים פחות עובדים, פארק המכונות וציוד אחר אינם כל כך לחוצים.

להתקנת טורבוגנרטור רב עוצמה, יש צורך בשטח קטן יחסית של תחנת הכוח. משמעות הדבר היא כי עלות הקמת חדר מכונות מופחתת, ניתן להעלות את התחנה לפעולה מהירה יותר. ולבסוף, ככל שהמכונה החשמלית גדולה יותר, כך היעילות שלה גבוהה יותר.

עם זאת, כל היתרונות הללו אינם שוללים קשיים טכניים המתעוררים בעת יצירת יחידות אנרגיה גדולות. והכי חשוב, ניתן להגדיל את כוחם רק לגבולות מסוימים. החישובים מראים כי לא ניתן יהיה לחצות את הגבול העליון שמוגבל בכוחו של טורבו-גנרטור של 2500 מגה-וואט, שהרוטור שלו מסתובב במהירות של 3000 סל"ד, מכיוון שמגבלה זו נקבעת, קודם כל, על ידי מאפייני חוזק: לחץ במבנה המכני של מכונה בעלת הספק גבוה יותר עולה כל כך הרבה שכוחות צנטריפוגלים יגרמו בהכרח לכישלון הרוטור.

הרבה דאגות עולות במהלך ההובלה. כדי להעביר את אותו טורבו-גנרטור בהספק של 1200 מגה וואט, היה צורך לבנות מסוע בעל מפרק עם כושר נשיאה של 500 טון, אורך של כמעט 64 מ '. כל אחת משתי הבוגיות שלו נשענה על 16 צירים לרכב.

מכשולים רבים עצמם נופלים אם אתה משתמש בהשפעה של מוליכות-על ומחיל חומרים מוליכים-על. ואז ניתן להפחית למעשה את ההפסדים בסלילת הרוטור לאפס, מכיוון שהזרם הישיר לא יעמוד בהתנגדות בו. ואם כן, יעילות המכונה עולה. זרם גדול הזורם דרך מתפתל השדה המוליך העל יוצר שדה מגנטי חזק כל כך, שכבר אין צורך להשתמש במעגל מגנטי מפלדה, המסורתי לכל מכונה חשמלית. חיסול הפלדה יפחית את מסת הרוטור ואת האינרציה שלו.

יצירת מכונות חשמליות קריוגניות איננה אופנתית אלא הכרח, תוצאה טבעית של התקדמות מדעית וטכנולוגית. ויש כל סיבה לטעון שעד סוף המאה, טורבוגנרטורים מוליכים-על בהספק של יותר מ- 1000 מגוואט יעבדו במערכות כוח.

המכונה החשמלית הראשונה בברית המועצות עם מוליכי-על תוכננה במכון לאלקטרומכניקה בלנינגרד עוד בשנת 1962 ... 1963. זו הייתה מכונה זרם ישר עם מתקן קונבנציונאלי ("חם") ומתפתל שדה מוליך-על. כוחה היה רק ​​כמה וואט.

מאז עובדי המכון (כיום VNIIelektromash) עובדים על יצירת טורבוגנרטורים מוליכים-על למגזר האנרגיה. במהלך השנים האחרונות ניתן היה לבנות מבני טייס בהספק של 0.018 ו -1 מגה ואט ואז 20 מגוואט ...

מהן התכונות של ילד המוח הזה של VNIIelektromash?

סליל השדה המוליך-על נמצא באמבט הליום. הליום נוזלי נכנס לרוטור המסתובב דרך צינור הממוקם במרכז הפיר החלול. גז מאייד מופנה חזרה ליחידת העיבוי דרך הפער בין צינור זה לקיר הפנימי של הפיר.

בתכנון צינור ההליום, כמו ברוטור עצמו, ישנם חללים ואקום היוצרים בידוד תרמי טוב. מומנט ממוער הראשי מועבר לשדה המתפתל דרך "הגשרים התרמיים" - מבנה חזק מספיק מכנית אך אינו מעביר חום היטב.

כתוצאה מכך, עיצוב הרוטור הוא קריוסטט מסתובב עם סליל שדה מוליך-על.

לסטטור של הטורבוגנרטור מוליך העל, כמו בהתגלמות המסורתית, יש סלילה תלת-פאזית בה כוח אלקטרו מתרגש מהשדה המגנטי הרוטור.מחקרים הראו כי לא מעשי להשתמש במתפת מוליך-על בסטאטור, מכיוון שאבדן ניכר מתרחש בזרם חילופין במוליכי-על. אך לעיצוב סטטור עם סלילה "רגילה" יש מאפיינים משלו.

העקיפה התבררה כביכול אפשרית להצבה במרווח האוויר בין הסטטור לרוטור והרכבה בצורה חדשה, באמצעות שרפים אפוקסי ואלמנטים מבניים מפיברגלס. מעגל כזה איפשר למקם יותר מוליכי נחושת בסטטור.

מערכת קירור הסטטור מקורית גם היא: החום מוסר על ידי פריאון, שבמקביל מבצע את הפונקציה של מבודד. בעתיד ניתן להשתמש בחום זה למטרות מעשיות באמצעות משאבת חום.

חוט נחושת של חתך רוחב מלבני 2.5X5.5 מ"מ שימש במנוע הטורבו-גנרטור בהספק של 20 מגוואט. 3600 ורידים עשויים ניוביום טיטניום נלחצים לתוכו. חוט כזה מסוגל להעביר זרם עד 2200 A.

בדיקות הגנרטור החדש אישרו את הנתונים המחושבים. התברר שהוא קל כפליים ממכונות מסורתיות בעלות אותו עוצמה, והיעילות שלה גבוהה יותר ב -1%. כעת גנרטור זה עובד במערכת Lenenergo כמפצה סינכרוני ומייצר כוח תגובתי.

אך התוצאה העיקרית של העבודה היא הניסיון הקולוסאלי שנצבר בתהליך יצירת טורבוגנרטור. בהסתמך על כך, התאחדות בניית מכונות החשמל בלנינגרד אלקטרוסילה החלה לייצר טורבוגנרטור בהספק של 300 מגוואט, אשר יותקן באחת מתחנות הכוח שנמצאות בבנייה בארצנו.

מתפתל שדה הרוטור העל-מוליך עשוי חוט ניוביום-טיטניום. המכשיר שלה יוצא דופן - מוליכי הניוביום-טיטניום הדקים ביותר נלחצים למטריצת נחושת. זה נעשה על מנת למנוע את המעבר של הסלילה ממצב מוליך העל למצב תקין כתוצאה מהשפעת התנודות בשטף המגנטי או מסיבות אחרות. אם זה יקרה, הזרם יזרום דרך מטריצת הנחושת, החום יתפוגג, ומצב המוליכות העל ישוחזר.

טכנולוגיית הייצור של הרוטור עצמו חייבה הכנסת פתרונות טכניים חדשים במהותם. אם הרוטור של מכונה קונבנציונאלית עשוי מחישול יציב של פלדה מוליכה מגנטית, אז במקרה זה הוא צריך להיות מורכב מכמה צילינדרים המוחדרים זה לזה, העשויים פלדה לא מגנטית. בין קירות צילינדרים מסוימים נמצא הליום נוזלי, בין קירותיהם של אחרים נוצר ואקום. קירות הצילינדר חייבים כמובן להיות בעלי חוזק מכני גבוה, להיות אטום לאקום.

המסה של הטורבוגנרטור החדש, כמו גם המסה של קודמו, היא כמעט פי 2 פחות ממסה של אותו כוח רגיל, והיעילות מוגברת בכ- 0.5 ... 0.7%. הטורבוגנרטור "חי" כבר כשלושים שנה ורוב הזמן היה בפעולה, כך שברור כי עלייה כה קטנה ככל הנראה ביעילות תהיה רווח משמעותי מאוד.

מהנדסי חשמל זקוקים לא רק לגנרטורים קרים. כמה עשרות רובוטריקים מוליכי-על כבר יוצרו ונבדקו (הראשון שבהם נבנה על ידי מקפי האמריקני בשנת 1961; השנאי עבד ברמה של 15 קילוואט). ישנם פרויקטים של שנאים מוליכים-על בהספק של עד מיליון קילוואט. בעוצמות גדולות מספיק, שנאים מוליכי-על יהיו קלים מהרגיל על ידי 40 ... 50% עם הפסדי חשמל בערך כמו שנאים קונבנציונליים (בחישובים אלה נלקח בחשבון גם כוחו של נוזל ההפעלה).

עם זאת, לשנאים המוליכים-על חסרונות משמעותיים. הם קשורים לצורך להגן על השנאי מפני יציאה ממצב מוליך העל בזמן עומס יתר, קצר חשמלי, התחממות יתר, כאשר השדה המגנטי, הזרם או הטמפרטורה יכולים להגיע לערכים קריטיים.

אם השנאי לא מתמוטט, ייקח מספר שעות לקרר אותו מחדש ולשחזר את מוליכות העל. בחלק מהמקרים, הפרעה כזו באספקת החשמל אינה מקובלת.לכן, לפני שמדברים על ייצור המוני של שנאים מוליכי-על, יש לפתח אמצעי הגנה מפני תנאי חירום ואפשרות לספק לצרכנים חשמל בזמן השבתה של שנאי המוליך-על. ההצלחות שהושגו בתחום זה מאפשרות לנו לחשוב שבעתיד הקרוב תיפתר בעיית ההגנה על שנאים מוליכים-על, והם יתפסו את מקומם בתחנות כוח.

בשנים האחרונות החלום של קווי חשמל מוליכים-על מתקרב יותר ויותר למימוש. הביקוש ההולך וגובר לחשמל הופך את העברת החשמל הגבוה למרחקים ארוכים לאטרקטיבית מאוד. מדענים סובייטים הראו באופן משכנע את ההבטחה לקווי הולכה-על. עלות הקווים תהיה דומה לעלות קווי העברה חשמליים קונבנציונליים (עלות מוליך-על, בהתחשב בערך הגבוה של צפיפות הזרם הקריטית בהשוואה לצפיפות הזרם האפשרית מבחינה כלכלית בחוטי נחושת או אלומיניום, נמוכה) ונמוך מעלות קווי הכבלים.

 

הוא אמור לבצע קווי חשמל מוליכים על באופן הבא: צינור עם חנקן נוזלי מונח בין נקודות הסיום של התמסורת באדמה. בתוך צינור זה נמצאת צינור עם הליום נוזלי. הליום וחנקן זורמים דרך צינורות עקב יצירת הפרש לחץ בין נקודות ההתחלה והסיום. כך, תחנות נזילה ושאיבה יהיו רק בקצות הקו.

חנקן נוזלי יכול לשמש בו זמנית כדיאלקטרי. צינור ההליום נתמך בתוך החנקן על ידי מתלים דיאלקטריים (ברוב המבודדים, תכונות דיאלקטריות משופרות בטמפרטורות נמוכות). בצינור ההליום בידוד ואקום. המשטח הפנימי של צינור הליום הנוזל מצופה בשכבה של מוליך-על.

הפסדים בקו כזה, בהתחשב בהפסדים הבלתי נמנעים בקצות הקו, בהם על מוליך העל להתממשק עם הצמיגים בטמפרטורה רגילה, לא יעלו על מספר שברים אחוזים, ובקו קווי כוח רגילים ההפסדים הם 5 ... פי 10 יותר!

על ידי כוחות מדעני מכון האנרגיה על שם G.M. Krzhizhanovsky והמכון המדעי All-Union המדעי לתעשיית הכבלים כבר יצרו סדרה של מקטעים ניסיוניים של כבלי AC ו- DC המוליכים-על. קווים כאלה יוכלו להעביר כוח לאלפים רבים של מגה וואט ביעילות של יותר מ- 99%, בעלות בינונית ומתח נמוך יחסית (110 ... 220 קילוואט). אולי אפילו יותר חשוב, קווי חשמל מוליכים-על לא יצטרכו התקני פיצוי תגובתי יקרים. קווים קונבנציונליים מצריכים התקנת כורים זרמים, קבלים עוצמתיים בכדי לקזז הפסדי מתח מוגזמים לאורך השביל, וקווים במוליכי-על מסוגלים לפצות את עצמם!

מוליכי-על התבררו ככאלו שאינם הכרחיים במכונות חשמליות, שעיקרון פעולתן הוא פשוט ביותר, אך מעולם לא נבנו לפני כן, מכיוון שעבודתם דורשת מגנטים חזקים מאוד. אנחנו מדברים על מכונות מגנוט-הידרודינמיות (MHD), שאותן ניסה פאראדיי ליישם כבר בשנת 1831.

רעיון החוויה פשוט. שתי לוחות מתכת היו שקועים במי התמזה שעל גדותיהם הנגדיות. אם מהירות הנהר היא 0.2 מ '/ ש', ואז, כאשר משווים את סילוני המים למוליכים הנעים ממערב למזרח בשדה המגנטי של כדור הארץ (המרכיב האנכי שלו הוא בערך 5 - 10–5 ט '), ניתן להסיר מתח של כ 10 מיקרו וולט / מטר מהאלקטרודות .

לרוע המזל הניסוי הזה הסתיים בכישלון: "הנהר-גנרטור" לא עבד. פאראדיי לא יכול היה למדוד את הזרם במעגל. אך כמה שנים לאחר מכן, הלורד קלווין חזר על החוויה של פאראדיי וקיבל זרם קטן. נראה שהכל נשאר כמו בפראדאי: אותם צלחות, אותו נהר, אותם מכשירים. האם זה המקום לא בדיוק זה.קלווין בנה את הגנרטור שלו במורד התמזה, שם מימיו מתערבבים עם מי המלח של המיצר.

הנה היא! המים במורד הזרם היו יותר מלוחים ולכן היו בעלי מוליכות רבה יותר! זה הוקלט מייד על ידי הכלים. הגדלת המוליכות של "נוזל העבודה" היא הדרך הכללית להגדיל את כוחם של גנרטורים MHD. אבל אתה יכול להגדיל את הכוח בדרך אחרת - על ידי הגדלת השדה המגנטי. כוחו של מחולל ה- MHD הוא ביחס ישר לריבוע חוזק השדה המגנטי.

חלומות של גנרטורים MHD קיבלו בסיס אמיתי סביב אמצע המאה שלנו, עם הופעתן של קבוצות הראשונות של חומרים תעשייתיים מוליכים-על (ניוביום-טיטניום, ניוביום-זירקוניום), ממנו ניתן היה ליצור את הדגמים הראשונים, עדיין קטנים, אך עובדים של גנרטורים, מנועים, מוליכים, סולנואידים. . ובשנת 1962, בסימפוזיון בניוקאסל, הציעו וילסון ורוברט הבריטי פרויקט לגנרטור MHD של 20 מגוואט-וואט עם שדה של 4 ט. אם המתפתל עשוי מחוטי נחושת, אז בעלות של 0.6 מ"מ לדולר. אובדן של ג'ול "אוכלים אותו" בגלל כוח שימושי (15 מגוואט!). אך במוליכי-על, המתפתל יתאים לחדר העבודה באופן קומפקטי, לא יימצאו בו הפסדים וקירור ייקח רק 100 קילוואט כוח. היעילות תגדל מ- 25 ל- 99.5%! יש על מה לחשוב.

גנרטורים של MHD נלקחו ברצינות במדינות רבות, מכיוון שבמכונות כאלה ניתן להשתמש בפלזמה 8 ... חמה פי 10 יותר מאדים בטורבינות של תחנות כוח תרמיות, ועל פי הנוסחה הידועה של קרנו, היעילות לא תהיה 40, אלא כל 60 % זו הסיבה שבשנים הקרובות ליד Ryazan יתחיל לפעול גנרטור ה- MHD התעשייתי הראשון ב 500 מגה וואט.

כמובן, לא קל ליצור ולהשתמש בתחנה כזו מבחינה כלכלית: לא קל למקם ליד זרם פלזמה (2500 K) וקריוסטט עם סלילה בהליום נוזלי (4 ... 5 K), אלקטרודות חמות שורפות וחרפות, אותם תוספים שרק צריך להידלק מהסיגים. שנוספו לדלק מיינון הפלזמה, אך היתרונות הצפויים אמורים לכסות את כל עלויות העבודה.

אפשר לדמיין איך נראית מערכת מגנטית מוליכה-על של גנרטור MHD. שתי פיתולי מוליך-על ממוקמים בצידי תעלת הפלזמה, מופרדים מהסלילה על ידי בידוד תרמי רב שכבתי. הפיתולים קבועים בקלטות טיטניום, ומרווחי טיטניום מונחים ביניהם. אגב, הקלטות והמרווחים הללו חייבים להיות עמידים ביותר, מכיוון שהכוחות האלקטרודינמיים בכוויות הנוכחיות נוטים לקרוע אותם לגזרים ולמשוך אותם זה לזה.

מכיוון שלא נוצר חום במפתול המוליך העל, המקרר, הנדרש למערכת המגנטית המוליכה העל, יצטרך רק להסיר את החום שנכנס לקריוסטט עם הליום נוזלי דרך בידוד תרמי ומוליכי זרם. ניתן להפחית את האובדן במוליכים הנוכחיים לאפס כמעט אם משתמשים בסלילי מוליך-על בעלי קצר מעגל, המונע על ידי שנאי DC המוליך-על.

נוזל הליום, שיפצה על אובדן ההליום המתאדה באמצעות בידוד, מעריך כי ייצר כמה עשרות ליטרים של הליום נוזלי בשעה. נוזלים כאלה מיוצרים על ידי התעשייה.

ללא פיתולי מוליך-על, טוקמקים גדולים היו לא מציאותיים. במתקן Tokamak-7, למשל, סלילה שמשקלו 12 טונות זורמת סביב זרם של 4.5 kA ויוצרת שדה מגנטי 2.4 T בציר של טורוס פלזמה של 6 m3. שדה זה נוצר על ידי 48 סלילים מוליכים-על, הצורכים רק 150 ליטר הליום נוזלי לשעה, אשר נוזלים מחדש שלהם דורשים הספק של 300 ... 400 קילוואט.

לא רק שאנרגיה גדולה זקוקה לאלקטרומגנטים חסכוניים וחסכוניים, קשה להסתדר בלי שמדענים עובדים עם שדות חזקים שוברי שיא. מתקנים להפרדת איזוטופים מגנטיים הופכים לסדר גודל פרודוקטיבי יותר. פרויקטים של מאיצים גדולים ללא אלקטרומגנטים מוליכים-על אינם נחשבים עוד.זה לגמרי לא מציאותי להסתדר בלי מוליכי-על בתאי בועות, שהופכים לרשמים אמינים ורגישים ביותר של חלקיקים יסודיים. אז, אחת ממערכות המגנטיות הגדולות ושוברות השיא המבוססות על מוליכי-על (המעבדה הלאומית ארגונה, ארה"ב) יוצרת שדה 1.8 T עם אנרגיה מאוחסנת של 80 מגה-בייט. סלילה ענקית שמשקלה 45 טון (מתוכם 400 ק"ג הלכה למוליך-על) בקוטר פנימי של 4.8 מ ', קוטר חיצוני של 5.3 מ' וגובה של 3 מ 'דורשת 500 קילוואט בלבד לקירור ל -4.2 ק"ג - הספק זניח.

המגנט המוליך העל של תא הבועה של המרכז האירופי לחקר הגרעין בז'נבה נראה מרשים עוד יותר. יש לו את המאפיינים הבאים: שדה מגנטי במרכז עד 3 ט ', קוטר פנימי של ה"סליל "4.7 מ', אנרגיה מאוחסנת 800 מג'ייט.

בסוף 1977 הוכנס ההייפרון, אחד המגנטים המוליכים הגדולים בעולם, במכון לפיזיקה תיאורטית וניסיונית (ITEP). שטח העבודה שלו קוטר של 1 מ ', השדה במרכז המערכת הוא 5 T (!). מגנט ייחודי מיועד לניסויים בסינכרוטרון IHEP בסרפוכוב.

לאחר הבנת הנתונים המרשימים הללו, כבר איכשהו לא נוח לומר שההתפתחות הטכנית של מוליכות העל רק מתחילה. כדוגמא, אנו יכולים לזכור את הפרמטרים הקריטיים של מוליכי-על. אם הטמפרטורה, הלחץ, הזרם, השדה המגנטי יחרגו מכמה ערכים מגבילים, המכונים קריטיים, המוליך יאבד את תכונותיו הלא שגרתיות, יהפוך לחומר רגיל.

נוכחות של מעבר פאזי היא טבעית למדי לשימוש בשליטה על תנאים חיצוניים. אם יש מוליכות על, אז השדה פחות קריטי, אם החיישן החזיר התנגדות, השדה הוא מעל קריטי. כבר פותחה סדרה של מגוון רחב של מוליכי-מוליכים-על: בולומטר בלוויין יכול "להרגיש" גפרור מואר על פני כדור הארץ, גלוונומטרים נעשים רגישים יותר בכמה אלפי פעמים; בתהודות אולטרה-גבוה-Q נראה כי תנודות השדה האלקטרומגנטי נשמרות מכיוון שאינן מתפוררות במשך זמן רב במיוחד.

זה הזמן להסתכל סביב כל החלק החשמלי בתעשיית האנרגיה כדי להבין כיצד פיזור מכשירים מוליכי-על יכול לייצר השפעה כלכלית מוחלטת. מוליכי-על יכולים להגדיל את כוח היחידה של יחידות כוח, כוח מתח גבוה יכול להפוך בהדרגה למולטי-אמפר, במקום פי ארבעה או שש המרת המתח בין תחנת הכוח לצרכן, אמיתי לדבר על טרנספורמציה אחת או שתיים עם הפשט המקביל והמעגל הזול יותר, היעילות הכוללת של רשתות חשמל תעלה בהכרח בגלל הפסדי ג'ול. אבל זה לא הכל.

בהכרח מערכות חשמל יקבלו מראה שונה כאשר משתמשים בהן במכשירי אחסון אנרגיה אינדוקטיבית אינדוקטיבית (SPIN)! העובדה היא כי מכל הענפים, רק בענף האנרגיה אין מחסנים: החום והחשמל הנוצר לא ניתן לאחסן איפה, יש לצרוך אותם מייד. תקוות מסוימות קשורות למוליכי-על. בגלל היעדר התנגדות חשמלית בהם, הזרם יכול להסתובב במעגל מוליך-על סגור למשך זמן רב באופן שרירותי ללא הנחתה, עד שהגיע הזמן לבחירתו על ידי הצרכן. SPINS יהפכו לאלמנטים טבעיים של רשת החשמל, זה נותר רק לצייד אותם בווסתים, מתגים או ממירים של זרם או תדר בשילוב עם מקורות וצרכני חשמל.

עוצמת האנרגיה של ספינים יכולה להיות שונה מאוד - בין 10-5 (אנרגיה של תיק שנפל מהידיים) ל 1 קוט"ש (גוש של 10 טון שנפל 40 מטר מצוק) או 10 מיליון קוט"ש! כונן חזק כזה אמור להיות בגודל של הליכון סביב מגרש כדורגל, מחירו יהיה 500 מיליון דולר, ויעילותו - 95%.תחנת כוח צוברת שווה ערך תהיה 20% זולה יותר, אך היא תשקיע שליש מהקיבולת לצרכיה! מתווה העלות של ספין כזה מאלף מבחינת מרכיביו: למקררים 2 ... 4%, לממירים נוכחיים 10%, למתפתל מוליכים-על 15 ... 20%, לבידוד תרמי של האזור הקור 25%, ולתחבושות, מחברים ומרווחים - כמעט 50 %

מאז הדו"ח של G.M. Krzhizhanovsky על פי תוכנית GOELRO בקונגרס הסובייטים הרוסי השמיני חלף יותר מחצי מאה. יישום תוכנית זו איפשר להגדיל את קיבולת תחנות הכוח במדינה מ -1 ל -200 ... 300 מיליון קילוואט. כעת יש הזדמנות מהותית לחזק את מערכות האנרגיה במדינה כמה עשרות פעמים, להעביר אותן לציוד חשמלי מוליך-על ולפשט את עקרונות בניית מערכות מסוג זה.

בסיס האנרגיה בראשית המאה ה -21 יכול להיות תחנות גרעיניות ותרמו-גרעיניים עם גנרטורים חשמליים חזקים במיוחד. שדות חשמליים הנוצרים על ידי מוליכים אלקטרומגנטיים, נהרות עוצמתיים יכולים לזרום דרך קווי כוח מוליכים-על אל אחסון אנרגטי-מוליכים-על, משם הם ייבחרו על ידי הצרכנים בהתאם לצורך. תחנות כוח יוכלו לייצר כוח באופן שווה, ביום ובלילה, ושחרורן ממצבים מתוכננים אמור להגדיל את היעילות ואת חיי השירות של היחידות העיקריות.

אתה יכול להוסיף תחנות סולאריות שטח לתחנות כוח מבוססות קרקע. בריחוף מעל נקודות קבועות על פני כדור הארץ, הם יצטרכו להמיר את קרני השמש לקרינה אלקטרומגנטית גל-קצרה על מנת לשלוח זרימת אנרגיה ממוקדת לממירים קרקעיים לזרמים תעשייתיים. כל הציוד החשמלי של מערכות החשמל בחלל חייב להיות מוליך-על, אחרת ההפסדים במוליכי המוליכות החשמלית הסופית יתבררו כבלתי מתקבלות על הדעת.

ולדימיר KARTSEV "מגנט לשלוש אלפים"

Comments

[#1 סטאס]

זה העתיד של האנרגיה, ו- SPIN הוא העתיד הקרוב.