Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Интересные факты

Сверхпроводимость в электроэнергетике. Часть 2. Будущее за сверхпроводниками

Сверхпроводимость в электроэнергетике: настоящее и будущееНовые материалы, сверхпроводники, на первый взгляд кажется выгодным применять чуть ли не везде, где используются магнитные поля и электрические токи. Но так ли это?

Чтобы сориентироваться во множестве технических работ со сверхпроводниками, следует иметь в виду, что сверхпроводников, как таковых, нет вовсе. Это обычные всём известные металлы, в особых условиях проявляющие непривычные свойства.

Алюминий, например, при комнатных температурах хорошо проводит электрический ток, поэтому считается одним из лучших проводников. Магнитное поле в нем чуть-чуть усиливается: такие материалы называют парамагнетиками. Алюминий отлично пропускает тепло, значит, его можно считать теплопроводником.

При охлаждении до чрезвычайно низких температур свойства некоторых металлов существенно меняются. У того же алюминия, например, при температуре ниже 272° С электрическое сопротивление исчезает, проводимость возрастает до бесконечности (сверхпроводник). Зато теплопроводность материала почти столь же сильно ухудшается (теплоизолятор). Из образца полностью вытесняется магнитное поле (идеальный диамагнетик). Но и этого мало: можно зарегистрировать квантовые свойства материала, которые при обычных температурах проявляют себя опосредованно.

Металлы, демонстрирующие столь неожиданное сочетание качеств, принято называть сверхпроводниками, но не надо забывать об ограниченности этого названия. Сниженная теплопроводность новых материалов пока еще используется редко. Диамагнетизм сверхпроводников уже применяется целенаправленно. Квантовые свойства легли в основу действия многих сверхточных средств измерения.

Все же на начальной стадии освоения нового явления интересы большинства исследователей сосредоточены на использовании бесконечно большой электропроводности сверхпроводников.

Особенно успешно создаются и используются сверхпроводящие магнитные системы разного назначения. Ведь через обычные проводники из-за чрезмерных тепловыделений нельзя пропускать слишком большие токи. Как только электросопротивление исчезло, можно намного повысить плотности токов. Этим и воспользовались инженеры-физики: ведь чем больше ток, тем сильнее магнитное поле. С помощью сверхпроводников можно создать чрезвычайно сильные электромагниты. Вот почему магнитное направление технической сверхпроводимости на многие годы стало решающим!

Нет сомнения, что в ближайшие десятилетия техника получит новые агрегаты с улучшенными характеристиками. Создаются новые ускорители, поезда на магнитной подвеске с электромагнитой тягой, крупные генераторы со сверхпроводящим ротором. Сооружаются все более мощные модели токамаков, невероятно, при жизни нашего поколения появятся промышленные термоядерные реакторы, создать которые без сверхпроводников невозможно. Через несколько лет в зданиях, где располагаются крупные потребители электроэнергии, можно будет смонтировать обтекаемые токами огромные тороидальные катушки, предназначенные для автономного снабжения электричеством местных установок.

Улучшать электротехнические конструкции, расширять их технические возможности полезно. Но, быть может, еще важнее другая задача снять потери на нагрев проводников, обтекаемых электрическими токами. Конечно, не о бытовой электропроводке идет речь, достаточно применить сверхпроводники для токоведущих жил крупных электрических установок.

Отсутствие потерь в проводах благоприятствует созданию сверхпроводящих магнитных систем и криоэлектронной аппаратуры. Но все-таки новые электромагниты строятся не ради снижения потерь, а для создания ранее недостижимых магнитных полей. И приборы на сверхпроводниках позволяют получить предельно высокую точность измерений, хотя повышение экономичности существенно улучшает технические показатели сверхизмерителей.

Исключительно выгодно применять сверхпроводники специально для снижения электрических потерь. Это направление работ достойно всемирной поддержки. Например, сверхпроводящие кабели нужны не потому, что конструктивные возможности известных материалов уже исчерпаны. Такие линейные устройства привлекательны главным образом потому, что с их помощью можно устранить потери в электрических сетях. Если широко внедрить сверхпроводящие линии электропередачи, то можно обеспечить громадную экономию топливных ресурсов.

Известно, что органические топлива (нефть, газ, уголь) иссякают, добыча их становится все более трудной. Сегодня энергетика ориентирована на ускоренное создание атомных электростанций и атомных теплоцентралей, на освоение термоядерного синтеза, на использование энергии солнечной радиации, тепла морей и океанов. Проектируются станции, работающие на энергии морских приливов и волн.

Сверхпроводники по своей природе идеально подошли бы для этой цели. Ведь жилы новых кабелей, генераторов, трансформаторов не будут нагреваться электрическими токами. Впервые люди смогли бы сознательно исключить джоулевы потери из баланса издержек электротехники. Подсчитано, что сверхпроводящее исполнение крупных электроэнергетических установок принесло бы стране миллиардные выгоды.

Повышение технических характеристик электрооборудования, снижение расхода топлива, частично идущего сегодня на компенсацию потерь в проводниках, это еще не все. Сверхпроводники позволят улучшить экологическую ситуацию на земном шаре! Ведь энергия всех технических устройств в конечном итоге преобразуется в тепло. Темпы нагрева планеты велики, они соответствуют темпам развития промышленности. Широкое внедрение сверхпроводящего электрооборудования снизило бы теплопритоки в атмосферу, позволив если не устранить, то хотя бы ослабить тепловое загрязнение планеты.

Проблема широкого внедрения сверхпроводников в электротехнику сложна и многообразна, но результаты использования сверхпроводников в физических и промышленных установках могут быть огромными.

Сверхпроводимость явление замечательное. Изучая необычные и впечатляющие свойства сверхпроводников, физики все глубже проникают в тайны устройства материи. Инженеры стремятся сделать сверхпроводники своим орудием, заставить их работать. Сверхзадача для сверхпроводников передача своих полезных свойств объектам новой техники.

Михаил Чернов, http://electrik.info


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Интересные факты

Другие статьи:

  • Сверхпроводимость в электроэнергетике: настоящее и будущее
  • Высокотемпературная сверхпроводимость
  • Электричество и окружающая среда
  • Будущее энергетики - сверхпроводниковые электрогенераторы, трансформаторы и ...
  • Уже в ближайшем будущем все силовые кабели будут из сверхпроводящих материа ...
  • Когда станут реальностью плазменные генераторы электричества?

  •  
    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK