Superconductors מייצגים את אחת התופעות החשובות ביותר בפיזיקה החומרית: חומרים שכאשר קרירים מתחת לטמפרטורה קריטית מסוימת, מבצעים חשמל עם אפס התנגדות חשמלית בדיוק. הנכס יוצא דופן זה, בשילוב עם היכולת לגרש שדות מגנטיים, פותחים מסלול לתהליכי העברת חשמל יעילים יותר באופן בסיסי.בעידן של דרישות אנרגיה גוברות ומטרות אקלים דחופות, פוטנציאל למוליכים על מנת למנוע הפסדים מנוגדים ברשת החשמל, ולצמצם את עלויות התפעוליות של אנרגיה מתחדשת.

גילוי ועקרונות של Superconductivity

הסיפור של מוליכות סופר מתחיל בשנת 1911, כאשר הפיזיקאי ההולנדי הייקה Kamerlingh Onnes, זמן קצר לאחר בהצלחה מכסה הליום, מדד את ההתנגדות החשמלית של כספית מוצקה.הוא הבחין כי בטמפרטורה של כ 4.2 & #160K ( & #8722;269 & #160; C), ההתנגדות צנחה בפתאומיות לכדי אפס על טונים מאוחר יותר לקבל פרס קוונטי עבור מחקר זה של המאה הני.

(הופנה מהדף 2 תכונות חתימה:0) ,0 אפס התנגדות חשמלית ל-1 (FLT) ו-FLT:2Meissner EffectFLT 3: (גירוש שדות מגנטיים מהפנים של החומר) כדי להפוך לדחיסות על-ידי חומר (Digitalive state) ל-Digitalive Reduction (TLT5rea: 5F) ל-F) ולהרוס את ה-HLCDNLIVE (D) באופן קבוע מעל ל- 7F) באופן קריטי (D)

תכונות חשמל של סופר-מוליכים בפירוט

אפס התנגדות חשמלית

במוליכים רגילים כגון נחושת או אלומיניום, אלקטרונים מתפזרים מהזיהומים, רטטי נקה (פוניהם), ופגמים אחרים, ניתוק אנרגיה כמו חום.ההתפוגה זו היא הגורם השורש של אובדן שידור שיכול להסביר עבור 5-10 ו-160;% של החשמל שנוצר ללא קשר מתמשך, אלקטרונים עד כה LTF:0Coopir זוגות חדורים לכדי מקיפים (בצורה) אשר לא מוגדרת על ידי מוליכים-זמנית הנוכחית (לפני הספירה לאחור) עד שנתיים).

דילמהגניות מושלמות ואפקט המייסנר

כאשר חומר עובר לתוך המדינה העל-הולדת, הוא לגרש באופן פעיל כל שדה מגנטי חיצוני מהפנים שלו (הספק את עוצמת השדה הוא מתחת HIRFLT:0) , זה לא רק תוצאה של אפס התנגדות; זה שלב תרמודינמית מעבר.אפקט Meissner הופך סופר-מוליכים a Completeamagnet: הוא דוחה שדה וניתן להחיות קווי תחבורה קבועים כגון מגנטית.

סוג   I & Type  II Superconductors

(הופנה מהדף [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] ו[[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[[[1924]]]]]] [[[[[[[[[[[[19

הכחשת ההווה

(ה) היכולת של סופר-מוליכים לשאת את הזרם מוגבלת על ידי צפיפות הזרם הקריטית (JIRLT:0creaFLT:1) מעל ערך זה, הכוח לורנץ על הטמפרטורות פלוקס הופך חזק מספיק כדי לאזן אותם, גרימת פירוק נשק מודרני (Ricial) גבוה JFLT:2cFLT 3 בחוט או בצורת תוך שמירה על גמישות וכוח מכני הוא אתגר מרכזי ב-Ricerv5 (R)

יישומים של Superconductors in Power Transmission

רכוש אפס-resistance מתייחס ישירות לאחד מהיעילות המתמשכת ביותר של רשת החשמל: אובדן חימום הוממתי. על ידי החלפת מנצחי נחושת מסורתיים או אלומיניום עם כבלים על-מוליכים על-ידי מוליכים, שירותים יכולים להעביר הרבה יותר כוח לסעיף, עם הפסדים רשלניים, על פני מרחקים ארוכים.

הובלת כוח כבלים

כבלים מוליכים הם היישום הישיר ביותר להעברת.כבלים אלה מורכבים בדרך כלל מפצע לשעבר (לעתים קרובות נחושת או נירוסטה) עם קלטות HTS, מוקף שכבות של בידוד חשמלי (נייר מעוקל עם חנקן נוזלי) ו Cryostat כדי לשמור על טמפרטורה נמוכה.הרכב כולו הוא קריר על ידי הפצת חנקן נוזלי ב 65-77-160; Kfor (HTS) או נוזל (Lytoture) ב-160-R.

יתרונות מרכזיים כוללים:

  • (ב) אובדן נמוך (FLT:0) 0 (Ultra-low Losss) 1 (ההפסדים היחידים באים ממפרקי סיום מנוגדים, מתח דיאלקטרי ב בידוד, וכוח הצעקה – באופן חד-פעמי אחד של כבלים קונבנציונליים.
  • (FLT:0) צפיפות כוח גבוהה.FLT:1 ; כבל אחד סופר-מוליכים יכול לשאת שלוש עד חמש פעמים את זרם כבל נחושת קונבנציונלי של אותו קוטר, להפחית את הצורך בזכויות חוצות או חלל מנהרה תת-קרקעי.
  • (ב) ,0) ,התערות על אספקת המתח (בקיצור: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ).

כמה פרויקטים של טייס הוכיחו את הטכנולוגיה הזו.לדוגמה, ה-HDFLT:0[32] פרויקט הכבלים של HTS FLT 1 בניו יורק הפעיל 350 מטר, 34.5-kV HTS המספק כוח מסחרי במשך מספר שנים.The FLT:2U.S מחלקת מחקרי אנרגיה FLT:3 מתמקדים כעת במסדרונות תת-קרקעיים עירוניים עם HTS כדי להקל על כבלים חדשים ללא חפירה.

עקבו אחרי Fault Current Limiters

כאשר מתרחשת תקלה (עיגול קצר) על קו שידור, זרמי אשמה יכולים להגיע 10–20 פעמים הדירוג הרגיל.פרבורים מעגלים ארכיים חייב להיות גדול מדי כדי להתמודד עם המשקעים האלה, ואת הלחץ מכני / ותרם יכול להזיק ציוד. AFLT:0 מוליכים את הגירעון הנוכחי (CLSF) 1 לנצל את ההפחתה המהירה, ניתוק מחדש של מוליכות גבוהה תחת השפעה נורמלית, לאחר פגיעה נוכחית של לחץ דם גבוה, לאחר פגיעה בפועל;

אחסון אנרגיה מגנטית (SMES)

(המערכות SMES מאחסנות אנרגיה בתחום המגנטי שנוצר על ידי סליל סופר-מוליכים. כי סליל יש אפס התנגדות, האנרגיה ניתן מוזרק ומיצוי עם יעילות עגולה גבוהה מאוד (מעל 95 & #160;%) ותגובה מהירה מאוד (מילות שנייה) SMES פרוסים בעיקר לשיפור איכות כוח: לחות oscillations, דמים עבור מתחים, ייצוב נוכחות של 10MWs 1 הוא בעיקר עבור מחזור אנרגיה מתחדשת.

עקבו אחרי Transformers

מהפךי כוח קונבנציונאליים הם כבדים, מלאים שמן, סובלים מהפסדים ליבה ורוחות (בדרך כלל 1–3 & #160;% של כוח דירוג) מסובכים, פצע עם חוט HTS וקרר על ידי חנקן נוזלי, יכול להיות 40-60 & #160;% קל יותר ויש להם חצי הפסד.בנוסף, הם מציעים התנהגות מונעת אשמה כי רוח מזורת תחת תנאים נוכחיים, כולל מספר 1V, כולל כוח.

מכונות רוטינג

מוליכים רוח יכול לשמש גם במנועים ו גנרטורים, במיוחד עבור יישומים בקנה מידה גדול כמו טורבינות רוח או ספינת הנעה. על ידי החלפת שדה נחושת עם HTS coils, כוח השדה המגנטי של המכונה ניתן להכפיל או משולש, לייצר הרבה יותר מומנט גבוה יותר.

אתגרים להגדלת התפוצה

למרות היתרונות הטכניים ברורים, העברת חשמל על-ידי מוליכים פנים כמה מכשולים בלתי ניתנים לעצירה כי שמרו אותה טכנולוגיה נישה ולא רכיב רשתי מרכזי.

מקרר אנרגיה ועלויות

כל המוליכים העל שהתגלה עד כה דורשים קירור לטמפרטורות מבוכות.ל-temperature Superconductors (LTS) לפעול בסביבות 4.2 & #160;K, הדורשים קדחת נוזלית יקר. מוליכים סופר-מסלוליים (HTS) יכולים לפעול ב- 65-77-160 דקות;K באמצעות חנקן נוזלי, אשר הוא זול וקל יותר לטפל בו.

ייצור ועלויות

חומרים כגון YBCO (YBa2Cu3O7) ו- BSCCO (Bi2Sr2CaCu2O8) הם קרמיקה מתפתלת (YBa2Cu3O7) ו- BSCCO (Bi2Sr2Sr2C) הם קרמיקה מהירה, ולכן יש להשיג אחידות גבוהה מאוד כדי להבטיח גבוה JFIRULL, לעומת $ 1 ק"מ"מ, 000 עד בינוני עד 30 $ עד לטווח של 30 $.

אובדן AC

בעוד שמוליכים סופר נושאים DC עם אפס הפסד, הם חווים פיזור אנרגיה תחת שינוי הנוכחי (AC) השדה המגנטי המשתנה גורם להפסדים היסטריה בהפסדים העל-מוליכים והפסדים זמניים במצע המתכתי.הפסדים אלה הם חלק מאלה במחושה, אבל הם מוסיפים לעומס ההאקרה.

חיבורים וטרמינלים

כבל על-מוליכים חייב לעבור לסילוקים מנוגדים קונבנציונליים בשני הקצוות.פרקים אלה חייבים להתמודד עם נטיות נוכחיות גבוהות, לשמור על התנגדות מגע נמוכה, ולהיות מגניב.ההפסקות שתוכננו באופן גרוע יכול להפוך למקור הדומיננטי של אובדן או אפילו לגרום חימום מקומי כי קזקדים לתוך קונצ'נט.

אפשרויות לעתיד ודרכים מחקר

המחקר ממשיך בחזיתות מרובות כדי להתגבר על המחסומים ולהביא שידור כוח על-התנהגותי קרוב יותר למציאות המסחרית.

חדר-Temperature Superconductors

הגביע הקדוש הוא חומר שסופר-מוליכים בטמפרטורה ולחץ מבוהלים.ב-2023, מאמר שנוי במחלוקת טען כי מוליכות של חדר-זמן במתחם hydrtium lutetium lutetium ליד 20,000 אטמוספירה. ניסיונות סובכים לשכפול לא אישרו את התוצאה.למרות זאת, החיפוש אחר מוליכות העל מבוססות חנקן ושלבים אקזוטיים אחרים (למשל, רק אלקטרוניקה פעילה) לא רק מוליכים למחצה.

המונחים: HTS Wires

יצרנים הם מקיפים את הייצור של הדור השני (2G) חוטי HTS באמצעות קידוד לייזר Reel-to-reel וציפוי חיץ מתקדמים.TheFLT:0 SuperOxigtureFLT:1, למשל, הדגים קלטות של kilometer-long REBCO עם זרמים קריטיים מעל 500  A / mded Cothated מוליכים הם גם עשויים להיות חזקים יותר סגסוגת מכנית.

גלידת גריידי-סקר

ממשלות ושירותים מממנים פרויקטים גדולים יותר של הדגמה כדי לערער על הטכנולוגיה.המשרד:0U.S. המחלקה של תוכניות החוסן גריידיות גרידות של אנרגיה 1FLT 1 הקצתה 48 מיליון דולר עבור כבל מוליכים על גבי כבל והאשמה הנוכחית הפגנות מגבילות.באירופה, פרויקט הנתיבים הטוב ביותר הציב כבל 1 ק"מ בעיר הגרמנית של Essen.

מערכות היברידיות ו- Superconducting קישורים

השדרה המבטיחה מאוד היא השימוש בקישורים על-התנהגות DC עבור שילוב בחוות רוח offshore, פארקים סולאריים, ובינלאומיות למרחקים ארוכים. DC HTS להימנע מהפסדים AC לחלוטין, ואת העלות של ה Cryostat יכול להיות מוצדק על ידי הכוח הגבוה מאוד המועבר (several ג'יגהאטs) A320-kV HTS DC מדורג 10 & 160; W הוא בעל יכולת משמעותית להחליף קווים חזותיים ולהפחית את ההשפעה של הקרקע.

מסקנה

התכונות החשמליות של superconductors - אפס התנגדות, דימקנטיות מושלמת, וזרמים קריטיים גבוהים - מעבר לדרך משתנה עבור שידור כוח. Superconducting Cables, חסרונות הנוכחיים, אחסון אנרגיה מגנטית, מהפךים, ומכשירים מסתובבים כולם מפגינים יעילות מוחשית, ירידה באמינות משופרת בהשוואה לטכנולוגיה קונבנציונלית.