Budúcnosť energetických supravodivých generátorov, transformátorov a elektrických vedení

Jedným z hlavných smerov rozvoja vedy je načrtnutie teoretických a experimentálnych štúdií v oblasti supravodivých materiálov a jedným z hlavných smerov vývoja technológie je vývoj supravodivých turbogenerátorov.

Supravodivé elektrické zariadenia dramaticky zvýšia elektrické a magnetické zaťaženie prvkov zariadení, a tým dramaticky znížia svoju veľkosť. V supravodivom drôte je prípustná prúdová hustota 10 - 50 násobok prúdovej hustoty v konvenčných elektrických zariadeniach. Magnetické polia môžu byť upravené na hodnoty rádovo 10 T v porovnaní s 0,8 ... 1 T v bežných strojoch. Vzhľadom na to, že rozmery elektrických zariadení sú nepriamo úmerné súčinu prípustnej prúdovej hustoty a magnetickej indukcie, je zrejmé, že použitie supravodičov zníži veľkosť a hmotnosť elektrických zariadení mnohokrát!

Podľa jedného z dizajnérov chladiaceho systému nových typov kryogénnych turbogenerátorov sovietskeho vedca I.F. Filippov, existuje dôvod na zváženie úlohy vytvorenia ekonomických kryoturbogenerátorov s vyriešenými supravodičmi. Predbežné výpočty a štúdie dávajú nádej, že nielen veľkosť a hmotnosť, ale aj efektívnosť nových strojov bude vyššia ako u najmodernejších výrobcov tradičného dizajnu.

Tento názor zdieľajú vedúci práce na vytvorení nového supravodivého turbogenerátora série KTG-1000, akademika I.A. Glebov, doktor technických vied V.G. Novitsky a V.N. Shakhtarin. Generátor KTG-1000 bol testovaný v lete 1975, potom nasledoval kryogénny turbogenerátor KT-2-2, vytvorený združením Electrosila v spolupráci s vedcami Fyzikálneho a technologického inštitútu nízkych teplôt, Akadémie vied Ukrajinskej SSR. Výsledky skúšok umožnili konštrukciu supravodivej jednotky s výrazne vyšším výkonom.

Tu sú niektoré údaje o supravodivom turbogenerátore s výkonom 1200 kW vyvinutom vo VNIIelektromash. Supravodivé vinutie poľa je vyrobené z drôtu s priemerom 0,7 mm s 37 supravodivými žilami nióbu-titánu v medenej matrici. Odstredivé a elektrodynamické sily vo vinutí sú vnímané bandážou z nehrdzavejúcej ocele. Medzi vonkajším plášťom hrubej steny z nehrdzavejúcej ocele a obväzom je medená elektrotermálna clona ochladená prúdom studeného plynného hélia, ktorý prechádza kanálom (potom sa vracia do fluidizátora).

Ložiská pracujú pri izbovej teplote. Vinutie statora je vyrobené z medených vodičov (chladič - voda) a je obklopené feromagnetickým štítom z naloženej ocele. Rotor sa otáča vo vákuovom priestore vo vnútri plášťa izolačného materiálu. Tesniaci podtlak je zaručený.

Experimentálny generátor KTG-1000 bol kedysi najväčším kryoturbogenerátorom na svete. Účelom jeho vytvorenia je otestovať konštrukciu veľkých rotačných kryostatov, zariadení na prívod hélia do supravodivého vinutia rotora, študovať tepelný obvod, činnosť supravodivého vinutia rotora a ochladiť ho.

A vyhliadky sú jednoducho fascinujúce. Stroj s kapacitou 1300 MW bude mať dĺžku asi 10 metrov s hmotnosťou 280 ton, zatiaľ čo stroj s podobnou veľkosťou s normálnym výkonom bude mať dĺžku 20 metrov s hmotnosťou 700 ton! Nakoniec je ťažké vytvoriť obyčajný stroj s kapacitou viac ako 2000 MW a pomocou supravodičov môžete skutočne dosiahnuť jednotkový výkon 20 000 MW!

Takže zisk v materiáloch predstavuje asi tri štvrtiny nákladov. Výrobné procesy sú uľahčené. Je ľahšie a lacnejšie pre akúkoľvek strojársku výrobu vyrábať niekoľko veľkých elektrických strojov ako veľké množstvo malých: je potrebných menej pracovníkov, strojový park a ďalšie vybavenie nie sú tak namáhané.

Na inštaláciu výkonného turbogenerátora je potrebná pomerne malá plocha elektrárne. To znamená, že náklady na výstavbu strojovne sú znížené, stanica môže byť uvedená do prevádzky rýchlejšie. A nakoniec, čím väčší je elektrický stroj, tým vyššia je jeho účinnosť.

Všetky tieto výhody však nevylučujú technické ťažkosti, ktoré vznikajú pri vytváraní veľkých energetických jednotiek. A čo je najdôležitejšie, ich sila sa môže zvýšiť iba na určité hranice. Výpočty ukazujú, že nebude možné prekročiť hornú hranicu obmedzenú výkonom turbogenerátora s 2500 MW, ktorého rotor sa otáča rýchlosťou 3 000 ot / min, pretože táto hranica je určená predovšetkým pevnostnými charakteristikami: napätie v mechanickej štruktúre stroja s väčším zvýšením výkonu toľko zvyšuje že odstredivé sily nevyhnutne spôsobia zlyhanie rotora.

Počas prepravy vzniká veľa starostí. Na prepravu toho istého turbogenerátora s kapacitou 1200 MW bolo potrebné postaviť kĺbový dopravník s nosnosťou 500 ton, dĺžkou takmer 64 m. Každý z jeho dvoch podvozkov spočíval na 16 nápravách automobilov.

Ak používate efekt supravodivosti a aplikujete supravodivé materiály, mnohé prekážky samy zmiznú. Straty vo vinutí rotora môžu byť potom prakticky znížené na nulu, pretože jednosmerný prúd v ňom nebude spĺňať odpor. A ak áno, zvyšuje sa účinnosť stroja. Veľký prúd pretekajúci supravodivým vinutím poľa vytvára také silné magnetické pole, že už nie je potrebné používať oceľový magnetický obvod, ktorý je tradičný pre všetky elektrické stroje. Eliminácia ocele zníži hmotnosť rotora a jeho zotrvačnosť.

Vytvorenie kryogénnych elektrických strojov nie je výstrelok, ale nevyhnutnosť, prirodzený dôsledok vedeckého a technologického pokroku. A je každý dôvod tvrdiť, že do konca storočia budú supravodivé turbogenerátory s kapacitou viac ako 1 000 MW fungovať v energetických systémoch.

Prvý elektrický stroj v Sovietskom zväze so supravodičmi bol navrhnutý na Elektromechanickom ústave v Leningrade v roku 1962 ... 1963. Bol to jednosmerný stroj s konvenčnou („teplou“) armatúrou a supravodivým vinutím poľa. Jeho výkon bol iba pár wattov.

Odvtedy pracovníci ústavu (teraz VNIIelektromash) pracujú na vytvorení supravodivých turbogenerátorov pre energetický sektor. V posledných rokoch bolo možné vybudovať pilotné stavby s kapacitou 0,018 a 1 MW a potom 20 MW ...

Aké sú vlastnosti tohto intelektuálneho dieťaťa VNIIelektromash?

Supravodivá cievka sa nachádza v héliovom kúpeli. Kvapalné hélium vstupuje do rotujúceho rotora rúrkou umiestnenou v strede dutého hriadeľa. Odparený plyn je vedený späť do kondenzačnej jednotky cez medzeru medzi touto rúrkou a vnútornou stenou šachty.

V návrhu potrubia pre hélium, rovnako ako v samotnom rotore, existujú vákuové dutiny, ktoré vytvárajú dobrú tepelnú izoláciu. Krútiaci moment z hlavného pohonu sa dodáva do vinutia po poli cez „tepelné mosty“ - štruktúru, ktorá je dostatočne mechanicky pevná, ale neprenáša teplo dobre.

V dôsledku toho je konštrukcia rotora rotačným kryostatom so supravodivou cievkou poľa.

Stator supravodivého turbogenerátora, rovnako ako v tradičnom uskutočnení, má trojfázové vinutie, v ktorom je elektromotorická sila excitovaná rotorovým magnetickým poľom.Štúdie ukázali, že je nepraktické používať supravodivé vinutie v statore, pretože v supravodičoch sa vyskytujú značné straty na striedavom prúde. Konštrukcia statora s „normálnym“ vinutím má však svoje vlastné vlastnosti.

Ukázalo sa, že vinutie je v zásade možné umiestniť do vzduchovej medzery medzi statorom a rotorom a namontovať novým spôsobom, s použitím epoxidových živíc a štruktúrnych prvkov zo sklenených vlákien. Takýto obvod umožnil umiestniť do statora viac medených vodičov.

Chladiaci systém statora je tiež originálny: teplo odvádza freón, ktorý súčasne vykonáva funkciu izolátora. V budúcnosti sa toto teplo môže využiť na praktické účely pomocou tepelného čerpadla.

V turbogenerátorovom motore s výkonom 20 MW sa použil medený drôt pravouhlého prierezu 2,5 x 3,5 mm. Do nej sa vtlačí 3600 žíl z nióbu-titánu. Takýto drôt je schopný prenášať prúd až do 2200 A.

Testy nového generátora potvrdili vypočítané údaje. Ukázalo sa, že je dvakrát ľahší ako tradičné stroje s rovnakou silou a jeho účinnosť je vyššia o 1%. Teraz tento generátor pracuje v systéme Lenenergo ako synchrónny kompenzátor a generuje ho jalový výkon.

Hlavným výsledkom práce sú však obrovské skúsenosti získané v procese vytvárania turbogenerátora. Na základe toho Leningradské združenie výrobcov strojov Elektrosila začalo vytvárať turbogenerátor s kapacitou 300 MW, ktorý bude inštalovaný v jednej z rozostavaných elektrární v našej krajine.

Supravodivé vinutie poľa rotora je vyrobené z drôtu nióbu-titánu. Jeho zariadenie je nezvyčajné - najtenšie vodiče niobium-titánu sú zlisované do medenej matrice. Deje sa to preto, aby sa zabránilo prechodu vinutia zo supravodivého stavu do normálneho stavu v dôsledku kolísania magnetického toku alebo z iných dôvodov. Ak sa tak stane, prúd pretečie cez medenú matricu, teplo sa rozptýli a supravodivý stav sa obnoví.

Technológia výroby samotného rotora si vyžadovala zavedenie zásadne nových technických riešení. Ak je rotor konvenčného stroja vyrobený z pevného výkovku z magneticky vodivej ocele, potom by v tomto prípade mal pozostávať z niekoľkých vložených valčekov do druhého, vyrobených z nemagnetickej ocele. Medzi stenami niektorých valcov je tekuté hélium, medzi stenami iných je vytvorené vákuum. Steny valca musia mať, samozrejme, vysokú mechanickú pevnosť, musia byť vákuovo tesné.

Hmotnosť nového turbogenerátora, ako aj hmotnosť jeho predchodcu, je takmer 2-krát menšia ako hmotnosť obvyklého rovnakého výkonu a účinnosť sa zvyšuje o ďalších 0,5 ... 0,7%. Turbogenerátor „žije“ asi 30 rokov a väčšinu času bol v prevádzke, takže je zrejmé, že takéto zdanlivo malé zvýšenie účinnosti bude veľmi podstatným prínosom.

Energetickí inžinieri potrebujú nielen studené generátory. Niekoľko desiatok supravodivých transformátorov už bolo vyrobených a testovaných (prvý z nich bol vyrobený spoločnosťou American McPhee v roku 1961; transformátor pracoval na úrovni 15 kW). Existujú projekty supravodivých transformátorov s výkonom do 1 milióna kW. Pri dostatočne veľkých výkonoch budú supravodivé transformátory o 40 ... 50% ľahšie ako obvykle a majú približne rovnaké straty energie ako konvenčné transformátory (pri týchto výpočtoch sa zohľadnil aj výkon skvapalňovača).

Supravodivé transformátory však majú značné nedostatky. Sú spojené s potrebou chrániť transformátor pred jeho prekonaním zo supravodivého stavu počas preťaženia, skratu, prehriatia, keď magnetické pole, prúd alebo teplota môžu dosiahnuť kritické hodnoty.

Ak sa transformátor nerozpadne, jeho ochladenie a obnovenie supravodivosti bude trvať niekoľko hodín. V niektorých prípadoch je také prerušenie dodávky energie neprijateľné.Preto je pred rozprávaním o sériovej výrobe supravodivých transformátorov potrebné vyvinúť ochranné opatrenia proti núdzovým podmienkam a možnosti poskytnúť spotrebiteľom elektrinu počas odstávok supravodivého transformátora. Úspechy dosiahnuté v tejto oblasti nám umožňujú myslieť si, že v blízkej budúcnosti sa vyrieši problém ochrany supravodivých transformátorov a nahradia sa v elektrárňach.

V posledných rokoch sa sen o supravodivých energetických vedeniach čoraz viac približuje realizácii. Neustále rastúci dopyt po elektrickej energii robí prenos vysokej energie na veľké vzdialenosti veľmi atraktívnym. Sovietski vedci presvedčivo preukázali prísľub supravodivých prenosových vedení. Náklady na vedenia budú porovnateľné s nákladmi na konvenčné vedenia na prenos elektrického prúdu nad hlavou (náklady na supravodič, vzhľadom na vysokú hodnotu kritickej prúdovej hustoty v porovnaní s ekonomicky realizovateľnou prúdovou hustotou v medených alebo hliníkových drôtoch, sú nízke) a nižšie ako náklady na káblové vedenia.

 

Supravodivé elektrické vedenie sa má vykonávať nasledovne: medzi koncovými bodmi prenosu v zemi sa položí potrubie s tekutým dusíkom. Vo vnútri tohto potrubia je potrubie s tekutým héliom. Tok hélia a dusíka potrubiami v dôsledku vytvorenia tlakového rozdielu medzi počiatočnými a koncovými bodmi. Stanice na skvapalňovanie a čerpanie budú teda iba na koncoch linky.

Kvapalný dusík sa môže používať súčasne ako dielektrikum. Potrubie hélia je vo vnútri dusíka podopreté dielektrickými stojanmi (vo väčšine izolátorov sú dielektrické vlastnosti zlepšené pri nízkych teplotách). Potrubie hélia má vákuovú izoláciu. Vnútorný povrch potrubia na kvapalné hélium je potiahnutý vrstvou supravodiča.

Straty v tejto linke, berúc do úvahy nevyhnutné straty na koncoch linky, kde musí supravodič prepojiť pneumatiky s normálnou teplotou, neprekročia niekoľko zlomkov percenta a straty v bežnom vedení sú 5 ... 10krát viac!

Sila vedcov Energetického ústavu G. M. Krzhizhanovsky a Inštitút vedeckého výskumu káblového priemyslu v Únii už vytvorili sériu experimentálnych kusov supravodivých káblov striedavého a jednosmerného prúdu. Takéto vedenia budú schopné prenášať energiu na mnoho tisíc megawattov s účinnosťou viac ako 99%, s miernymi nákladmi a relatívne nízkym (110 ... 220 kV) napätím. A čo je ešte dôležitejšie, supravodivé elektrické vedenia nebudú potrebovať drahé zariadenia na kompenzáciu jalového výkonu. Konvenčné vedenia si vyžadujú inštaláciu prúdových reaktorov, výkonných kondenzátorov, aby sa kompenzovali nadmerné straty napätia pozdĺž trasy a vedenia na supravodičoch sa dokážu samočinne kompenzovať!

Ukázalo sa, že supravodiče sú nevyhnutné v elektrických strojoch, ktorých princíp činnosti je veľmi jednoduchý, ale ktorý ešte nikdy nebol vyrobený, pretože na prácu potrebujú veľmi silné magnety. Hovoríme o magnetohydrodynamických (MHD) strojoch, ktoré sa Faraday snažil implementovať už v roku 1831.

Myšlienka skúsenosti je jednoduchá. Dve kovové platne boli ponorené do vody Temže na jej opačných brehoch. Ak je rýchlosť rieky 0,2 m / s, prirovnaním prúdov vody k vodičom pohybujúcim sa zo západu na východ v zemskom magnetickom poli (jej vertikálna zložka je približne 5 - 10–5 T) je možné z elektród odstrániť napätie približne 10 μV / m. ,

Tento experiment bohužiaľ skončil neúspechom, „rieka generátora“ nefungovala. Faraday nedokázal zmerať prúd v okruhu. Ale o niekoľko rokov neskôr Lord Kelvin zopakoval Faradayovu skúsenosť a dostal malý prúd. Zdalo by sa, že všetko zostáva ako vo Faradayi: rovnaké taniere, rovnaká rieka, rovnaké nástroje. Je to tak, miesto nie je úplne také.Kelvin postavil svoj generátor po Temži, kde sa jeho vody zmiešali so slanou vodou prielivu.

Tam je! Voda po prúde bola slanejšia, a preto mala väčšiu vodivosť! Nástroje to okamžite zaznamenali. Zvyšovanie vodivosti „pracovnej tekutiny“ je všeobecný spôsob, ako zvýšiť výkon generátorov MHD. Výkon však môžete zvýšiť iným spôsobom - zvýšením magnetického poľa. Výkon generátora MHD je priamo úmerný druhej mocnine sily magnetického poľa.

Sny generátorov MHD získali skutočný základ okolo polovice nášho storočia, s príchodom prvých šarží supravodivých priemyselných materiálov (niób-titán, niób-zirkónia), z ktorých bolo možné vyrobiť prvé, stále malé, ale pracovné modely generátorov, motorov, vodičov, solenoidov. , A v roku 1962 na sympóziu v Newcastle navrhli Briti Wilson a Robert projekt na generátor 20 MW MHD s poľom 4 T. Ak je vinutie vyrobené z medeného drôtu, potom za cenu 0,6 mm / dolár. Straty v joule „spotrebujú“ полез užitočný výkon (15 MW!). Ale na supravodičoch bude vinutie kompaktne obklopovať pracovnú komoru, nebudú v nej žiadne straty a chladenie bude vyžadovať iba 100 kW energie. Účinnosť sa zvýši z 25 na 99,5%! Je na čom premýšľať.

Generátory MHD boli v mnohých krajinách vážne prevzaté, pretože v takýchto strojoch je možné v turbínach tepelných elektrární používať plazmu 8 ... 10krát teplejšiu ako para. Podľa známeho Carnotovho vzorca nebude účinnosť 40, ale všetkých 60 %. Preto sa v najbližších rokoch pri Ryazane začne prevádzkovať prvý priemyselný generátor MHD na 500 MW.

Nie je ľahké ekonomicky vytvoriť a používať takúto stanicu: nie je ľahké umiestniť blízko plazmového prúdu (2500 K) a kryostatu s navíjaním v tekutom héliu (4 ... 5 K), horúce elektródy horia a trosky, tie prísady, ktoré je potrebné vylúhovať iba zo trosky. ktoré sa pridali do plazmového ionizačného paliva, ale očakávané prínosy by mali pokryť všetky náklady na pracovnú silu.

Dá sa predstaviť, ako vyzerá supravodivý magnetický systém generátora MHD. Po stranách plazmového kanála sú umiestnené dve supravodivé vinutia, oddelené od vinutí viacvrstvovou tepelnou izoláciou. Vinutia sú upevnené v titánových kazetách a medzi nimi sú umiestnené rozpery titánu. Mimochodom, tieto kazety a rozpery musia byť mimoriadne odolné, pretože elektrodynamické sily v súčasných vinutiach ich majú tendenciu ich roztrhávať a ťahať ich k sebe.

Pretože v supravodivom vinutí nie je generované žiadne teplo, musí chladnička, ktorá je potrebná na fungovanie supravodivého magnetického systému, odvádzať teplo, ktoré vstupuje do kryostatu pomocou kvapalného hélia, iba prostredníctvom tepelnej izolácie a prívodov prúdu. Straty v prúdových vodičoch sa môžu znížiť na prakticky nulovú hodnotu, ak sa použijú skratované supravodivé cievky napájané supravodivým jednosmerným transformátorom.

Odhaduje sa, že skvapalňovač hélia, ktorý nahradí stratu hélia, ktoré sa vyparuje izoláciou, vyrobí niekoľko desiatok litrov tekutého hélia za 1 hodinu.

Bez supravodivých vinutí by veľké tokamaky boli nereálne. Napríklad v zariadení Tokamak-7 tečie vinutie vážiace 12 ton okolo prúdu 4,5 kA a vytvára os 2,4 T magnetického poľa na osi plazmového torusu 6 m3. Toto pole je tvorené 48 supravodivými cievkami, ktoré spotrebujú iba 150 litrov tekutého hélia za hodinu, ktorých opätovné skvapalnenie si vyžaduje výkon 300 ... 400 kW.

Veľká energia si vyžaduje nielen ekonomické kompaktné výkonné elektromagnety, ale aj vedci, ktorí pracujú s rekordne silnými poľami, je ťažké ich zvládnuť. Zariadenia na separáciu magnetických izotopov sa stávajú produktívnejšími. Projekty veľkých urýchľovačov bez supravodivých elektromagnetov sa už neberú do úvahy.Je úplne nereálne robiť bez supravodičov v bublinových komorách, ktoré sa stávajú mimoriadne spoľahlivými a citlivými registrátormi elementárnych častíc. Jeden z rekordne veľkých magnetických systémov založených na supravodičoch (Argonne National Laboratory, USA) tak vytvára 1,8 T pole s uloženou energiou 80 MJ. Gigantické vinutie s hmotnosťou 45 ton (z čoho 400 kg prešlo do supravodiča) s vnútorným priemerom 4,8 m, vonkajším priemerom 5,3 ma výškou 3 m vyžaduje na ochladenie na 4,2 K - zanedbateľný výkon iba 500 kW.

Supravodivý magnet bublinovej komory Európskeho centra pre jadrový výskum v Ženeve sa zdá byť ešte pôsobivejší. Má nasledujúce vlastnosti: magnetické pole v strede do 3 T, vnútorný priemer „cievky“ 4,7 m, akumulovaná energia 800 MJ.

Koncom roku 1977 bol v Inštitúte teoretickej a experimentálnej fyziky (ITEP) uvedený do prevádzky Hyperon, jeden z najväčších supravodivých magnetov na svete. Jeho pracovná plocha má priemer 1 m, pole v strede systému je 5 T (!). Unikátny magnet je určený na experimenty na protónovej synchrotróne IHEP v Serpukhove.

Po pochopení týchto pôsobivých čísel je už nejako nevhodné tvrdiť, že technický rozvoj supravodivosti sa ešte len začína. Ako príklad môžeme uviesť kritické parametre supravodičov. Ak teplota, tlak, prúd, magnetické pole prekročí niektoré limitné hodnoty, ktoré sa nazývajú kritické, supravodič stratí svoje neobvyklé vlastnosti a zmení sa na obyčajný materiál.

Prítomnosť fázového prechodu je úplne prirodzená na kontrolu vonkajších podmienok. Ak je supravodivosť, potom je pole menšie ako kritické, ak snímač obnovil odpor, je toto pole nad kritickým. Už bola vyvinutá séria širokého spektra supravodivých elektromerov: bolometer na satelite môže „cítiť“ osvetlený zápas na Zemi, galvanometre sa stávajú tisíckrát citlivejšie; v ultra-high-Q rezonátoroch sa zdá, že oscilácie elektromagnetického poľa sú zachované, pretože sa príliš dlho nerozpadajú.

Teraz je čas rozhliadnuť sa po celej elektrickej časti energetického priemyslu, aby ste pochopili, ako rozptyl supravodivých zariadení môže spôsobiť celkový ekonomický efekt. Supravodiče môžu zvýšiť výkon jednotiek výkonových jednotiek, výkon vysokého napätia sa môže postupne zmeniť na viac ampér, namiesto štvornásobného alebo šesťnásobného prevodu napätia medzi elektrárňou a spotrebiteľom je reálne hovoriť o jednej alebo dvoch transformáciách so zodpovedajúcim zjednodušením a lacnejším obvodom, celková účinnosť elektrických sietí sa nevyhnutne zvýši v dôsledku strát joulov. Ale to nie je všetko.

Pri použití supravodivých zariadení na uchovávanie induktívnej energie (SPIN) v nich budú elektrické systémy nevyhnutne vyzerať inak. Faktom je, že vo všetkých odvetviach priemyslu neexistujú žiadne sklady: iba v energetickom sektore: vyrobené teplo a elektrina nie sú kam skladovať, musia sa okamžite spotrebovať. S supravodičmi sú spojené určité nádeje. Kvôli nedostatku elektrického odporu v nich môže prúd cirkulovať uzavretým supravodivým obvodom ľubovoľne dlhú dobu bez útlmu, až kým nenastane čas na jeho výber spotrebiteľom. SPINS sa stanú prirodzenými prvkami elektrickej siete. Zostáva ich vybaviť iba regulátormi, prepínačmi alebo meničmi prúdu alebo frekvencie v kombinácii so zdrojmi a spotrebiteľmi elektrickej energie.

Energetická náročnosť SPINov sa môže veľmi líšiť - od 10–5 (energia portfólia, ktoré vypadlo z rúk) do 1 kWh (blok 10 ton, ktorý padol 40 metrov od útesu) alebo 10 miliónov kWh! Takýto silný pohon by mal mať veľkosť bežiaceho pásu okolo futbalového ihriska, jeho cena bude 500 miliónov dolárov a účinnosť - 95%.Ekvivalentná elektráreň bude o 20% lacnejšia, za svoje potreby však utratí tretinu kapacity! Rozloženie nákladov na takéto SPIN je poučné, pokiaľ ide o jeho komponenty: pre chladničky 2 ... 4%, pre prúdové meniče 10%, pre supravodivé vinutie 15 ... 20%, pre tepelnú izoláciu studenej zóny 25% a pre obväzy, spojovacie prvky a dištančné prvky - takmer 50 %.

Od správy G.M. Krzhizhanovsky podľa plánu GOELRO na VIII. Ruskom kongrese Sovietov prešiel viac ako pol storočia. Realizácia tohto plánu umožnila zvýšiť kapacitu domácich elektrární z 1 na 200 ... 300 miliónov kW. Teraz existuje zásadná príležitosť na niekoľkonásobné posilnenie energetických systémov krajiny, ich prevedenie na supravodivé elektrické zariadenia a zjednodušenie samotných zásad budovania takýchto systémov.

Základom energie na začiatku 21. storočia môžu byť jadrové a termonukleárne stanice s mimoriadne výkonnými elektrickými generátormi. Elektrické polia generované supravodivými elektromagnetmi môžu silné rieky pretekať supravodivými elektrickými vedeniami do supravodivých zásobníkov energie, odkiaľ ich podľa potreby vyberajú spotrebitelia. Elektrárne budú schopné vyrábať energiu rovnomerne vo dne iv noci a ich uvoľnenie z plánovaných režimov by malo zvýšiť účinnosť a životnosť hlavných blokov.

K pozemným elektrárňam je možné pridať vesmírne solárne stanice. Vznášajúc sa nad pevné body planéty budú musieť premeniť slnečné lúče na krátkovlnné elektromagnetické žiarenie, aby mohli vysielať sústredené energetické toky do pozemných prevodníkov do priemyselných prúdov. Všetky elektrické zariadenia elektrických systémov v kozmickom priestore musia byť supravodivé, inak sa straty vodičov konečnej elektrickej vodivosti ukážu ako neprijateľne veľké.

Vladimír KARTSEV „Magnet na tri tisícročia“

Comments

[#1 Stas]

Toto je budúcnosť energie a SPIN je blízka budúcnosť.