Авторизация
Наша группа Вконтакте
Наши партнеры
КРЫМ. СТРОЙИНДУСТРИЯ. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ВЕСНА — 2016
19 июн 01:06Технологии

Диборид магния + жидкий водород = гибридная энергетическая магистраль

Российские специалисты провели успешные испытания первой в мире гибридной энергетической магистрали. Для передачи энергии используется сразу два способа: движущийся жидкий водород и электрический ток, для которого выделен кабель из сверхпроводника.

Диборид магния + жидкий водород = гибридная энергетическая магистраль

Вопросы создания новых способов передачи энергии давно занимают умы изобретателей. Совместный исследовательский коллектив, сотрудников для которого выделили Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН (ИНМЭ РАН), Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП) и Московский авиаинститут, нашел оригинальное решение: использовать для передачи энергии в кабельной линии не только сверхпроводник, по которому идет ток, но и охладитель в качестве энергоносителя. В опытном образце хладагентом выступал жидкий водород. При этом энергозатраты на охлаждение до нужной температуры в таких энергетических магистралях укладываются в десятые доли процента. Дополнительными аргументами в пользу «водорических» (от смеси слов hydrogen и electricity, дающих в сумме hydricity) служат и экологичность, и низкая стоимость сверхпроводника.

Виталий Высоцкий, доктор технических наук, участвующий в проекте и являющийся заведующим отделением сверхпроводящих проводов и кабелей ОАО «ВНИИКП», прокомментировал разработку. По его словам, жидкий водород подходит еще за счет хороших охлаждающих свойств, что и позволило включить кабели из сверхпроводника в состав криогенной магистрали, увеличив таким образом плотность потока энергии. А самое главное, это один из самых эффективных энергоносителей, обладающий высочайшей плотностью энергии по сравнению с другими видами топлива.

Сам сверхпроводник в данном проекте был представлен лентой, состоящей из диборида магния MgB2, которую производит итальянская фирма Columbus Superconductor. Критическая температура для этого низкотемпературного проводника, открытого в недавнем времени (2001 год), составляет примерно 39К. Таким образом, он отлично подходит для водородных магистралей, ведь температура жидкого водорода обеспечивает проявление высоких сверхпроводящих свойств. Кроме того, он прост и дешев в производстве. Известные высокотемпературные сверхпроводники обошлись бы, по меньшей мере, в 20 раз дороже.

Первая практическая проверка была спланирована с целью опробовать применимость диборида магния в качестве проводника в водородных энергомагистралях. Примечательно, что использование его в полученном сверхпроводящем кабеле является вторым практическим применением диборида магния MgB2. Прежде его преимущества успели опробовать лишь для разработки магнитов, применяемых в МРТ-сканерах.

Диборид магния + жидкий водород = гибридная энергетическая магистраль

Если рассмотреть устройство сверхпроводника в магистрали, то будет видно, что основная токонесущая часть собрана из 5 лент сверхпроводящего материала, которые спирально уложены на сердечник из пучка медной проволоки. Поперечный размер равен 26 миллиметрам в диаметре, а длина составляет порядка 10 м. При таком устройстве остаётся место для прохода хладагента, которым является жидкий параводород (это один из изомеров водорода) – канал примерно в 12 миллиметров в диаметре. Полость между внешней границей оболочки кабеля (28 мм в диаметре) и внутренней стороной криостата (диаметр 40 миллиметров) также заполнена хладагентом. В рамках проекта был собран макет для испытаний магистрали при рабочем давлении в пределах 10 бар, включая сверхпроводник и токовые вводы. Сами испытания провели на специальном стенде, находящемся в Испытательном комплексе ОАО «Конструкторское бюро химавтоматики» в Воронеже.

Виталий Высоцкий рассказал об итогах испытаний. По его словам, требуемая величина расстояния передачи электрической энергии находится в пределах 3-5 тысяч километров при мощности около 10 ГВт. А в макете, на котором проводились испытания, переносимая потоком в 200-220 грамм водорода мощность составляет примерно 25МВт, к которым добавляется 50МВт, идущая в виде электротока по сверхпроводнику. Но эта величина может быть утроена просто за счет увеличения числа лент даже в модели. А при промышленном производстве магистрали увеличится и ток, и напряжение, поток водорода (за счет большего диаметра), что позволит пропустить значительно больший энергопоток.

Старший научный сотрудник лаборатории сверхпроводимости ФИАН, кандидат физико-математических наук Юрий Ельцев очень положительно оценил эту работу. Прежде всего, она раскрывает новое поле для применения сверхпроводников. Затем, использованием диборида магния, материала, у которого сверхпроводимость открыта лишь десятилетие назад, подчеркивает перспективы его использования в различных областях. Ну и наконец, российская реализация смелого проекта демонстрирует имеющий у нашей науки потенциал и дает надежды на новые достижения отечественных ученых.

В мире уже серьезно обсуждают возможности появления таких гибридных энергомагистралей. Так, в мае 2011 года Institute of advanced sustainability studies провел в Потсдаме симпозиум, которым руководил нобелевский лауреат Карло Руббиа. На нем была рассмотрена проблема передачи энергопотока примерно в 10ГВт на тысячекилометровые дистанции. После выполнения теоретических расчетов было показано, что лучшим вариантом будет построение гибридной магистрали на жидком водороде, имеющей в качестве основы сверхпроводник из диборида магния MgB2. Тем не менее, практическая реализация состоялась в России.

Иллюстрации демонстрируют макет, на котором проводились испытания, и опытный вариант сверхпроводящего кабеля, который состоит из светлых полосок сверхпроводника, а также содержит медную проволоку, обеспечивающую защиту на случай короткого замыкания.

Рейтинг:
11
  1. Виноградов Юрий
    Gosha
    25 ноября 2012 23:29
    А самое смешное, что разработчики линий передач не учитывают тенденцию, которая существует в мире.
    А тенденция следующая:
    Набирает обороты территориально распределённая энергетика.
    Всю энергию можно получить в месте её потребления.
    Мы живём внутри гигантского аккумулятора.
    Если у одного кубометра воздуха в секунду отнимать теплоту в диапазоне 150 градусов, то этой энергии хватит, чтобы получить источник мощностью 200 кВт.
    Скорость продувки воздуха через радиатор площадью 0.2 квадратных метра будет не более 5 метров в секунду =18 километров в час.
    В одном агрегате можно получать мощность до 200 тысяч кВт.

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:
От чего дают энергию солнечные батареи?
Ответ:*
Важно ваше мнение
Какая на Ваш взгляд самая перспективная технология в энергетике?