Проф. Пиетрала за свръхпроводимостта и бъдещето на преноса на електроенергия

НаукаOFFNews Последна промяна на 21 юли 2019 в 00:27 14937 0

Илюстрация на художник на тунела ба Future circular colider. Кредит: CERN

В цикъл от статии ви представяме мнението на проф. Норберт Пиетрала, „доктор хонорис кауза“ на Софийския университет, за най-важните проблеми на съвременната физика.

Той бе любезен да сподели пред Ивайла Сопотенска от НаукаOFFNews какво мисли и за научните търсения в областта на свръхпроводимостта и за перспективите на преноса на електроенергия без загуби.

Изследванията на свръхпроводимостта отбелязват рекорд след рекорд за високи температури. Ще може ли човечеството да се възползва в обозримо бъдеще от това ценно свойство или преносът на електрически ток без загуби е химера?

Вече е постигната свръхпроводимост. Тя се използва в технологията, в моята лекция показах някои измервания, проведени в нашия свръхпроводим електронен ускорител в Дармщат, които нямаше как да се получат без свръхпроводимост. Работим при температури от 1,8 К. Ние трябва да произведем течен хелий, слагаме нашите ускорителни кухини от неодим в течния хелий, изпомпваме го до налягане 35 мбара, защото тогава достигаме температурата от 1,8 К, който е също суперфлуид и след това нямаме никакво съпротивление в структурата. Това осигурява дейността на ускорителя. Ние използваме работни честоти от 3 GHz с непрекъсната вълна, което не може да се постигне при наличие на структури със съпротивление, защото те просто ще се загреят страшно много и това ще струва много енергия. Разбира се, че свръхпроводимостта вече е стандарт в технологията.

Но смятам, че вие се интересувате повече дали в някакъв момент високотемпературната свръхпроводимост, може би дори свръхпроводимостта при стайна температура би била възможна и тогава да живеем в някакъв рай, когато няма никога да имаме загуби на електричество, заради джаулите отделена топлина.

И преди сме обсъждали експериментите в Големия адронен колайдер (ГАК) и той използва 27 километра от свръхпроводими магнити. Наистина е много скъпо да бъдат всички те охладени до 2 или 4 К, за да се получат силни магнитни полета.

Учените мислят вече какво следва след ГАК. В момента се разработва концепцията за Кръгов колайдер на бъдещето (Future circular colider), но това е още на етап обсъждане. FCC трябва да е поставен в тунел с дължина 100 км, защото радиусът на огъване трябва да бъде много малък, така че цялата конструкция е по-широка, защото трябва да се стигне до по-високи енергии, така че да се получи повече кинетична енергия и вместо 7 TеV искат да достигнат до 60 или 70 TеV и тогава, за да се огънат повече тези снопове частици с висока кинетична енергия, ще са нужни силни магнити. Но не могат да се огънат чак толкова, затова са нужни по-големи радиуси на кръга.

Така че се обсъждат 100 км дължина и магнити, които да са 3 пъти по-мощни. Така че говорим за 3 пъти по-голям радиус и 3 пъти повече мощност. Но с настоящата технология това не може да се постигне и затова се обсъждат бобини, които работят при високотемпературни свръхпроводници. Това не са стайни температури, но поне не трябва да се охлаждат с хелий, а може с течен азот, което е много по-лесно. За високотемпературните свръхпроводници трябва да се качим при температури от порядъка на 70К. Ако имате гранична температура над 70 К (около -200 по Целзий), тогава може да се охлаждат дори с течен въздух, което е много по-лесно, отколкото с течен хелий. Но още нямаме още достатъчно добра технология, за да може да построим сега такива високотемпературни свръхпроводими магнити, които могат да произведат магнитното поле, което е необходимо, за дейността на FCC. Все още имаме нужда от проучвание върху този въпрос.

Също така свръхпроводимостта е важна за преноса на енергия. В Германия, след събитията във Фукушима, се прие закон, който забранява напълно до няколко години използването на ядрена енергия. Сега заради екологичните проблеми с емисиите на въглероден диоксид се обсъжда и забрана за използването на изкопаеми горива и особено въглища. В Германия въгледобивът е много добре развит и затова затварянето на последните подземни мини в Рурската област и скоро ще остане само открити мини за кафяви въглища и се обсъжда прекратяването на тази дейност да бъде в средата на 30-те години на 21 век.

Хорнебург - вятърни турбини и електропроводи. Кредит: Wikimedia Commons

Но Германия се нуждае от енергия и затова се инвестира в много във вятърни електроцентрали и малко в слънчеви електроцентрали, не толкова много, колкото в България например. Но по крайбрежието на Северно море е много ветровито и там са инсталирани много вятърни електроцентрали, които да произвеждат електричество. Но на нас не ни трябва електричество само на брега на Северно море, има нужда от него в Бавария, Мюнхен или Щутгарт на юг.

Затова има нужда от пренос на това електричество на хиляди километри от крайбрежието на Северно море към Бавария и затова електроинженерите обмислят електропроводи с прав ток с висок волтаж, които са свръхпроводими, така че без загуби да се пренася енергията на електрическия ток от север на юг. Това би било много скъпо, ако се нуждаем от течен хелий, за да ги охладим, ако е възможно да го направим с високотемпературни свръхпроводници, поне с течен въздух, това би могло да бъде много икономичен вариант за пренос. Затова в момента има много проучвания в областта на високотемпературната свръхпроводимост и смятам, че ако се направи пробив в тези изследвания това би имало голям технологичен и икономически ефект.

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !