Лого Сделано у нас
31

Создана первая гибридная энергетическая магистраль

Сотрудники из ИНМЭ РАН, ВНИИКП и МАИ в рамках реализации программы президиума РАН ”Фундаментальные основы развития энергетических систем и технологий, включая ВТСП“ создали и успешно испытали первую в мире гибридную энергетическую магистраль. Энергия в ней передается сразу в двух видах - в виде потока жидкого водорода и в виде электричества по сверхпроводящему силовому кабелю.

Экспериментальный образец силового сверхпроводящего кабеля. Светлые полоски – сверхпроводник, остальные – слои медных проволок для защиты при коротких замыканиях

 

Создание новых типов линий электропередач - дело весьма актуальное, но не простое. Представляемый научный коллектив предложил совершенно новую идею: кабельная линия энергопередачи, сочетающая сверхпроводник и хладоагент, который не только поддерживает сверхпроводящее состояние кабеля, но является энергоносителем. Эта идея доведена до опытного образца, в качестве хладоагента использован жидкий водород. Потери на поддержание низкой температуры в "водорических" (от hydricity = hydrogen+electricity) магистралях для передачи электроэнергии составляют десятые доли процента, а экологичность водородных технологий и подобранный с учетом низкой стоимости сверхпроводящий материал – дополнительные, но также весомые, аргументы
    Комментирует участник проекта, бывший сотрудник ФИАН, ныне заведующий отделением сверхпроводящих проводов и кабелей ОАО "ВНИИКП", доктор технических наук Виталий Сергеевич Высоцкий: "Водород - один из наиболее эффективных энергоносителей, он имеет самую высокую плотность энергии среди других видов топлива. Но кроме этого водород обладает хорошими охлаждающими свойствами в жидком состоянии, и этот "бесплатный" холод в потоке водорода позволяет использовать сверхпроводящие кабели в криогенных магистралях для дополнительной передачи электричества, что значительно увеличивает плотность потока энергии".
    В качестве сверхпроводящего материала в проделанной работе использовались ленты диборида магния MgB2 (производства фирмы Columbus Superconductor, Италия). Этот низкотемпературный сверхпроводник с критической температурой ~39 К был открыт совсем недавно, в 2001 году. Для использования в водородной магистрали он хорошо подходит, в первую очередь потому, что может работать при температуре жидкого водорода, демонстрируя высокие сверхпроводящие свойства. Но, главное, он сравнительно прост в производстве и весьма дешев. По сравнению с известными высокотемпературными сверхпроводниками его цена в двадцать раз меньше. С учетом двух последних особенностей использование диборида магния весьма интересно для водородных энергетических магистралей. Проверка этой идеи я являлась целью первого практического эксперимента. Важно заметить, что созданный во ВНИИКП сверхпроводящий кабель явился вторым случаем использования диборида магния на практике, пока преимуществами этого материала успели воспользоваться только разработчики магнитов МРТ сканеров.     Что касается устройства сверхпроводящего кабеля, то его основной токонесущий слой состоит из пяти лент диборида магния спирально уложенных на сердечник их пучком медных проволок. Диаметр кабеля составляет 26 мм, а длина - около 10 метров. При этом внутри остаётся изолированный канал диаметром около 12 мм для течения охлаждающего жидкого параводорода. Также параводород циркулирует и в полости между внешней оболочкой кабеля диаметром 28 мм и внутренней стенкой криостата диаметром 40 мм.

    В процессе работы были созданы макет гибридной энергетической магистрали (с рабочим давлением до 10 бар) для размещения сверхпроводящего кабеля, собственно сам сверхпроводящий кабель и токовые вводы. Испытания экспериментальной энергетической магистрали проводились на специализированном стенде Испытательного комплекса ОАО "Конструкторское бюро химавтоматики" (г. Воронеж).

Экспериментальный макет гибридной энергетической магистрали

 

   Виталий Высоцкий рассказывает о результатах испытаний: "Необходимый сейчас порядок величины расстояний передачи электроэнергии составляет 3000-5000 км, а требуемая мощность - порядка 10 ГВт. В модельной магистрали, которую мы испытали, поток жидкого водорода в 200-220 г/сек. несет около 25 МВт мощности, плюс по сверхпроводящему кабелю идет электрическая мощность, в нашем случае это 50 МВт. Но ее легко увеличить втрое, добавив число сверхпроводящих лент даже в нашей магистрали. В промышленной же магистрали, за счет увеличения тока, напряжения и объема потока водорода (увеличив диаметр трубы), можно пропускать гораздо более мощные потоки энергии".
    Комментирует работу старший научный сотрудник лаборатории Сверхпроводимости ФИАН, кандидат физико-математических наук Юрий Федорович Ельцев: "Работа вызывает целый ряд положительных эмоций. Во-первых, создание гибридной магистрали является, по сути, новым видом практического применения сверхпроводников. Во-вторых, использование токонесущего элемента на основе диборида магния, с момента открытия сверхпроводимости в котором прошло всего 10 лет, показывает, что этот материал является весьма перспективным и для других возможных применений в технике. В-третьих, этот пионерский эксперимент был сделан в России, показывая, что потенциал российской науки не исчерпан, и мы вправе ожидать новых достижений наших ученых".
    Обсуждение возможности создания гибридных транспортных энергетических магистралей ведется давно во всем мире. В мае 2011 года в Потсдаме в Institute of advanced sustainability studies под руководством нобелевского лауреата Карло Руббиа состоялся симпозиум, на котором рассматривались возможности передачи потоков энергии порядка 10 ГВт на расстояния в тысячи километров. Был сделан теоретический расчет, показавший, что оптимальным решением является именно гибридная магистраль с жидким водородом и сверхпроводящим кабелем на основе MgB2. Однако первая экспериментальная работа была сделана в России. Это не может не радовать.
    /15.03.2012/ По материалам АНИ " ФИАН-информ "

  • 0
    auriga auriga
    15.03.1216:35:37
    Т.е. охладитель используется сам как топливо на конечной точке? А затраты на сжижение окупаются в таком случае? Интересно, какие они видят практические приложения?
    • 0
      Нет аватара Дмитрий Яковлев
      15.03.1217:11:23
      Экспериментальный образец силового сверхпроводящего кабеля. Светлые полоски – сверхпроводник, остальные – слои медных проволок для защиты при коротких замыканиях
      Я как инженер вижу на первой картинке просто уникальное. Точно так же как мы придумали "оптоволокно" в свое время. А так я вижу, что испытывали передачу как высокочастотных сигналов при низком напряжении, так и при более высоком напряжении с меньшей частотой. А еще испытывали передачу постоянного тока. Умов у нас много )
    • 0
      Zveruga Zveruga
      15.03.1217:25:28
      Основные потребители электроэнергии это заводы. При этом многие заводы в своем производстве используют водород. http://abouthis...e-vodoroda.html Если производить водород на электростанции, то потом, применяя открытую магистраль, его можно будет транспортировать до завода вместе с электроэнергией. Например ОАО Алтайкокс (так как знаком с этим предприятием) для его функционирования построили ТЭЦ вырабатывающую электроэнергию. Также на заводе стоит установка по производству водорода, который необходим предприятию. Переносим установку на ТЭЦ, строим магистраль и получаем экономию электроэнергии.
  • 0
    Нет аватара Дмитрий Яковлев
    15.03.1216:50:52
    Я удивлен. По сути простое решение и почти 2 зайца убили. Уже 3 день подряд читаю про подобные легкие и значимые идеи. Правильной дорогой идем ) Интересно что будет лет так через 20-30? ) Отредактировано: vkontakte.ruid9347300~16:51 15.03.2012 Отредактировано: vkontakte.ruid9347300~17:12 15.03.2012
    • 0
      MiG-42MFI MiG-42MFI
      17.03.1213:28:53
      Такое уже было. Лет 10 назад в США построили экспериментальную свехпроводящую линию длиной 20 км,с проводником из редкоземельной керамики в подушке из жидкого азота. Сейчас это считается позапрошлым днём.
      • 0
        Zveruga Zveruga
        02.04.1220:35:47
        МИГ, а в США жидкий азот потом пользу принес или только дополнительную энергию пожрал?
  • 0
    Login_off Login_off
    15.03.1217:54:00
    Привет! Крутые исследования, однако меня смущает использование водорода, он очень взрывоопасен, делать такие трубоэлектропроводы на большие расстояния врятли получится, однако например между Богучанской ГЭС и рядом строящимся алюминиевым заводом это возможно, еще не очень понял, энергия водорода 25 МВт берется за счет его нагревания от проводника, расширения и соответственно потом он крутит турбину? Login_off
    • 0
      Нет аватара eugene771
      15.03.1218:15:53
      Читать умеешь?))) 3000-5000 км Как раз для нашей страны и для экспорта. Будем не газ, а Электроэнергию экспортировать)))
      • 0
        Login_off Login_off
        15.03.1219:50:39
        Привет! Даже не знаю, чем я вызвал, Вашу бурную реакцию, читать я умею, на мои вопросы Вы не ответили, зачем писали, не ясно Login_off
        • 0
          Нет аватара eugene771
          15.03.1219:55:46
          Проблем передачи энергии на короткие расстояния не существует. А вот на длинные с минимумом потерь и в больших объемах. Особенно в нашей стране с таким количеством часовых поясов очень интересно перераспределение энергии ночью. И как я понял уже близко к цели подошли.
          • 0
            Login_off Login_off
            15.03.1220:11:26
            Привет! Почему это не существует? Потери везде есть, чем меньше тем лучше, применение сверхпроводников вместо обычных их уменьшит, при использовании алюминиевым заводом 1 ГВт, сокращение потерь на 10% дает 100 МВт, а вот водородопровод на 1000 км это фантастика, Вы же представляете себе, что такое водород? и каким все-таки образом будет отбираться энергия от перекачки водорода? Login_off
            • 0
              Нет аватара eugene771
              15.03.1220:15:50
              Я сечение провода представляю. Не так и много там водорода. Без кислорода водород не опасен. Прибыль не только в экономии, но и в переброски лишней в текущий момент энергии. Отредактировано: eugene771~20:17 15.03.2012
              • 0
                Login_off Login_off
                15.03.1220:59:17
                Привет! А что их представлять, с генератора АЭС 1 ГВт идут на трансформаторную подстанцию, а потом по аллюминию, например ЛЭП 750 кВ может передать 6 ГВт, потери на передачу и трансформацию энергии до потребителя 30%, правда это цифры из моей памяти, делайте на это скидку, и главная задача, как все-таки не допустить кислород к водороду, в экспедиции у нас сгорел водородный газген электролизный, причина правда не известна, а в другой экспедиции бабахнул уже химический газген, на перетаскивании нового (чугунный, ацотяжелый) я потом себе спину сорвал, опасная это штука, слава Богу ни кто не погиб Login_off
                • 0
                  Нет аватара WJ
                  16.03.1204:41:23
                  Вас газопроводы высокого давления не пугают? Просто газопроводы, опутывающие все города и ползущие по стенам квартир? Что за чушь вы несёте?
                  • 0
                    Login_off Login_off
                    16.03.1205:55:04
                    Привет! Вы удивитесь, но меня и водопроводы не пугают, хотя нет, в составе воды же водород, не это небезопасно, зачем так словами кидаться, объясните "чушь" если можете, а если не можете, то зачем писать? Login_off
      • 0
        AlexExtreme AlexExtreme
        16.03.1218:33:46
        Думаешь это даст такую гигантскую экономию энергии, что у нас лишняя появится и будем экспортировать?)))
        • 0
          Нет аватара eugene771
          16.03.1218:38:54
          Мы и сейчас экспортируем. Экспорт газа можно заменить экспортом электроэнергии, если будут технологии переброски ее без потерь.
          • 0
            AlexExtreme AlexExtreme
            16.03.1218:41:37
            Так я и говорю, экспортировать можно и газ. А новыми видами энергии в первую очередь себя нужно обеспечивать а потом уже соседей.
            • 0
              Нет аватара eugene771
              16.03.1218:47:43
              Газ поставлять не вариант. Это первичное сырье. А вот не поставлять газ, а поставлять электроэнергию гуманно и более доходно. Основной вопрос мироустройство конечно в том, что если нам от какой то страны ничего не нужно, а им что-то нужно от нас, то как нам поступать? Или у нее денег нет оплачивать, которые нас бы устроили. На наши ресурсы многие рот разевают. Это проблема возникнет при переходе к продуктам с высокой добавленной стоимостью.
  • 0
    Нет аватара WJ
    15.03.1220:17:00
    У нас есть проект замечательной приливной электростанции в Пенжинской губе, мощностью 87 (восемьдесят семь) ГВт, но она расположена на Чукотке, в 6-7 тыс. км. от Центральной России (и 4 тыс. от Центрального Китая) и как и любая ПЭС имеет неравномерную выработку в течение дня. Одним из возможных вариантов преобразования вырабатываемой энергии была выработка водорода для водородного гибридного транспорта и последующая передача его по трубам, или танкерами. Если же применить подобную разработку, то можно будет передавать от этой станции энергию с минимальными потерями в любую точку нашей страны (а ещё лучше - в Азию, т.к. основная масса электроэнергии там вырабатывается за счёт грязных угольных станций). http://ru.wikip...ская_ПЭС
  • 0
    MiG-42MFI MiG-42MFI
    17.03.1213:22:43
    Данная разработка была бы прорывом для 80х годов,но на данный момент устарела,так как уже известны редкоземельные керамики,сверхпроводимость в которых достигается(при определённом давлении) при комнатной температуре. Открытие в ближайшие пять лет керамик,являющихся сверхпроводниками при нормальном давлении и температурах до 100 градусов Цельсия весьма вероятно.
    • 0
      Zveruga Zveruga
      02.04.1220:39:13
      Во первых разработка указанная вами отличается от этой тем, что в вашей жидкий охладитель только потребляет энергию не принося пользы. В этой разработке водород сам в себе несет дополнительную энергию! Во вторых в этой разработке применен самый современный, недавно открытый итальянцами высокотемпературный сверхпроводник, о котором ваши американцы понятия не имели. Преимущество этого материала в его дешевизне, которая выигрывает перед всеми известными высокотемпературными проводниками в цене в связи с отсутствием редкоземельных материалов. Ляпнутая вами фраза об открытии в ближайшие 5 лет высокотемпературного проводника комнатной температуры нонсенс. Такое открытие привело бы человечество к эволюционному скачку и привело бы к появлению летающих машин на сверхмагнитах, и новых сверхвысокоемких аккумуляторов. Вы хотите сказать будущее наступит через 5 лет???   
      Отредактировано: Zveruga~20:44 02.04.12
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,