Поделиться
Эта работа удостоена премии правительства России в области науки и техники за 2009 год. Она может стать прорывом в электроэнергетике.
Сверхпроводимость - одна из лидеров по числу Нобелевских премий. Первая присуждена в 1913 году голландцу Камерлингу-Оннесу, открывшему удивительное явление: при температуре минус близкой к абсолютному нулю (минус 273 С) сопротивление в проводнике практически исчезает, и ток течет без потерь. Казалось, этот феномен сулит фантастические перспективы. Ведь если передавать огромные потоки энергии без потерь, то не надо строить столько циклопических электростанций. Не надо добывать и сжигать миллионы тонн топлива, загрязнять окружающую среду. Более того, сверхпроводимость позволяет передавать энергию на низких напряжениях, а значит отпадает необходимость в трансформаторных подстанциях.
С тех пор прошло почти сто лет, но до масштабной реализации дело пока не дошло. Хотя ученые разобрались во многих проблемах сверхпроводимости, получив за это свои "нобели". Последними лауреатами в 2003 году стали наши соотечественники Виталий Гинзбург и Алексей Абрикосов. И наверняка они будут не последними. Уж слишком заманчиво поставить на службу сверхпроводимость. Поэтому во всем мире в работы в данной сфере вкладываются большие средства, а каждый пусть и небольшой успех сразу же привлекает пристальное внимание. А вдруг прорыв? Поиск идет по разным направлениям. Одно из них - создание сверхпроводящих линий электропередачи.
- Сегодня лидерами являются американцы, которые в 2008 году сделали сверхпроводящий кабель длиной 600 метров, - говорит директор Энергетического института им. Кржижановского академик Эдуард Волков. - Кабель охлаждается до температуры минус 196 С, и тогда ток течет практически без сопротивления и потерь. Но созданная ими система - это дорогая и капризная игрушка. Во-первых, для охлаждения применяется двигатель Стирлинга. Он сам по себе очень сложен, да еще использует жидкий гелий, который также создает массу технологических проблем. И самое главное - запаса охлаждения от Стирлинга хватает максимум на километр, так как кабель постепенно нагревается, а потому приходится снова его охлаждать. Значит на длинных трассах нужно поставить множество дорогих холодильных станций. Понятно, что такая сверхпроводимость влетит в копеечку. Мы сделали совершенно другой вариант, который лишен этих недостатков.
Решение наших ученых может показаться парадоксальным. Первым делом они отказались от уже традиционного Стирлинга. Охлаждением "ведают" обычные компрессоры и турбодетандеры. Сразу же резко возросла надежность: 30 тысяч часов работы против пяти тысяч Стирлинга без регламентных работ. Второй выигрыш - замена гелия на очень простой и непритязательный неон. И наконец "изюминка" новой системы: российские ученые придумали, как охлаждать кабель сразу на десять километров без промежуточных станций. И тогда стоимость сверхпроводящих линий может уменьшиться в несколько раз.
- Совместно со специалистами Московского авиационного института и Всероссийского НИИ кабельной промышленности мы уже сделали сверхпроводящий кабель длиной 200 метров, который является самым крупным в Европе, - говорит академик Волков. - Эта система уникальна, аналогов в мире не имеет. Испытания показывают, что те показатели, которые заложены в проекте, вполне реальны.
Вообще, по мнению Волкова, сверхпроводимость может в корне изменить лицо всей электроэнергетики. И не только потому, что многократно сократятся потери и увеличатся потоки мощности. Сверхпроводимость позволяет вернуться в начало XX века, в эпоху до Доливо-Добровольского, когда "бал" правил не переменный, а постоянный ток. И тогда исчезнут многие проблемы, на борьбу с которыми сегодня тратятся огромные деньги.
Кстати
Японские ученые впервые осуществили сверхпроводную передачу энергии постоянного электрического тока на расстояние более двухсот метров. При этом потери оказались в 10 раз меньше, чем при использовании сверхпроводящей системы, на переменном токе.