Сверхпроводящая станция впервые свяжет три электросети

Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.

Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу https://n-n-n.ru.
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.

Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru

-->

До сих пор примеров практического применения индустриальных сверхпроводящих кабелей было раз-два и обчёлся, да и то счёт шёл на сотни метров. Запуск нового комплекса ознаменует собой переход сверхпроводников из области сравнительно небольшой техники (медицинские томографы, научное оборудование) в гигантскую индустрию распределения энергии.

Уникальная суперстанция-узел «Три товарища» (Tres Amigas Superstation) по плану энергетиков должна впервые соединить в одной точке три независимые электросети США — восточную, западную и техасскую (Eastern Interconnection, Western Interconnection, Texas Interconnection). Новая станция решит многие проблемы энергосети страны и особенно ценной окажется в свете расширения производства альтернативной энергии.

Tres Amigas должна стать первым узлом, способным перекидывать большие мощности в любом направлении сразу между тремя сетями, каждая из которых работает самостоятельно и потому не совпадает по фазе тока с соседями. Для переброски нагрузки между ними в настоящее время имеется несколько ограниченных по пропускной способности узлов, переводящих переменный ток в постоянный и обратно. Но они могут передавать менее процента всей генерируемой мощности, а, к примеру, прямой связи между техасской и западной сетью — и вовсе нет.

Такое положение дел не устраивает энергетиков. И не только потому, что оно ограничивает гибкость общей энергетической системы государства. Невозможность переброски тока в достаточном количестве сдерживает, как ни странно, развитие альтернативной энергетики — солнечных и ветровых станций.

Дело в том, что выработка на них отличается непостоянством, и компенсировать его негативный эффект можно только двумя путями — создавая колоссальные аккумулирующие мощности (а это дорого) либо соединяя такие станции с как можно большим числом потребителей, то есть передавая пик генерирующей мощности в те районы, где имеется пик потребления.

Так, техасская сеть слишком мала, что сдерживает строительство там альтернативных электростанций. С другой стороны, имеющиеся большие ветровые фермы Среднего Запада нуждаются в большем числе потребителей (в том числе — на юге), дабы сглаживать свою неравномерность в производстве электричества. Равно как пасмурная погода над солнечными станциями в одном штате может быть легко компенсирована ярким солнцем над другим регионом — была бы только связь между ними.

Весь этот узел проблем, по оценке исследовательского института электроэнергетики (Electric Power Research Institute), участвовавшего в идеологическом обосновании проекта, может разрубить одно суперсоединение, возведённое в точке, где все три сети близко подходят друг к другу. Это место уже выбрано — оно расположено близ города Кловис (Clovis) в Нью-Мексико.

Самое примечательное в проекте — в новой станции будут использованы сверхпроводящие линии электропередачи постоянного тока (Superconductor Electricity Pipelines) от компании American Superconductor. Они расположатся под землёй в форме многокилометрового треугольника.

После строительства первой очереди Tres Amigas по нему в любом направлении может быть переброшено до 5 гигаватт мощности. А в конечном варианте максимальный поток по каждой из сторон этого треугольника достигнет 30 гигаватт. При этом сама узловая станция будет располагать ещё и аккумулирующими мощностями в размере 150 мегаватт, помогающими сглаживать нагрузку.

1258037293-0.jpeg Схема Tres Amigas Superstation. Голубым цветом показан сверхпроводящий треугольник, связывающий во всех возможных направлениях три крупные энергосети страны. Благодаря такому узлу энергия ветра из Канзаса может прийти в Колорадо, или солнечная энергия из Аризоны – добраться до Оклахомы (иллюстрация American Superconductor).

American Superconductor известна как один из пионеров индустрии сверхпроводников. Компания выпускает серийные сверхпроводящие кабели, рассчитанные на промышленные токи. Она сравнивает внедрение таких систем в электросети с переходом индустрии связи с медных жил на оптоволокно.

Применение её разработки в данном проекте сулит целый ряд выгод. Во-первых, потери в многокилометровых линиях «треугольника» окажутся заметно более скромными, чем в случае, если бы в нём применялись традиционные ЛЭП. Собственно КПД передачи тока по сверхпроводящему кабелю равен 100%, но некоторая мощность требуется на работу системы охлаждения его до температуры жидкого азота.

Во-вторых, сверхпроводящие кабели (каждый из которых по несущей способности идентичен набору из 10 медных кабелей сопоставимого размера) будут незаметно проложены под землёй с минимальным вмешательством в окружающую среду. В противовес этому традиционные воздушные ЛЭП потребовали бы широких полос отчуждения. Да и договориться с владельцами земли было бы сложнее. А так уже имеется договорённость об аренде участка.

В-третьих, дальнейшее масштабирование комплекса традиционным способом потребовало бы возведения новых тяжеленных ЛЭП, отстоящих на энное расстояние от линий первой очереди, что создало бы лишние проблемы с землёй опять-таки, а ещё пришлось бы строить дополнительные трансформаторные подстанции.

В случае со сверхпроводниками ничего этого не нужно. Дополнительные кабели просто укладываются бок о бок с предыдущими.

1258037293-1.jpeg Один-единственный сверхпроводящий кабель (на рисунке вверху) на 5 гигаватт может быть уложен под землю с минимальной «зоной безопасности», в то время как обычная ЛЭП на ту же передаваемую мощность займёт полосу шириной под 200 метров и в высоту будет насчитывать метров 40 (иллюстрации American Superconductor)

Если федеральные власти замысел утвердят (а Tres Amigas — частный коммерческий проект, развиваемый одноимённой компанией), первая очередь узловой суперстанции вступит в строй в 2014 году. Успех же Tres Amigas будет иметь важное значение и для распространения сверхпроводящих ЛЭП в индустрии, пока ещё осторожно относящейся к новации.

Дело в том, что, по оценке института электроэнергетики, как раз при передаче по таким сетям больших мощностей (от пяти гигаватт и выше) на большие расстояния (тысяча миль) сверхпроводящие ЛЭП сравниваются в цене постройки с обычными, так как доля затрат на криогенное оборудование оказывается уже небольшой. К тому же только при промышленных масштабах в полной мере проявляет себя выгода от обнуления потерь в проводах.

1258037293.jpeg Тремя оттенками синего показаны
три энергосети США, звёздочкой – место
расположения уникального
сверхпроводящего концентратора
(иллюстрация American Superconductor)

Ну и большую роль Tres Amigas должна сыграть в формировании национального рынка возобновляемых источников энергии, так как она сделает возможным покупку и продажу любым клиентом «зелёного» электричества, произведённого в границах любой из трёх национальных энергосетей.

Правда, как сообщает Popular Mechanics, проект Tres Amigas может быть торпедирован Техасом, который в силу ряда экономических и исторических причин считает свою «электрическую» независимость от остальных штатов конкурентным преимуществом и благом, а не слабостью.

Сеть ERCOT (Electric Reliability Council of Texas), поставляющая потребителям 85% от всего электричества в штате, не горит желанием немедля влиться в общенациональную сеть. А некоторые местные производители альтернативной энергии высказывают экономические доводы за независимость техасской сети: подключение новых станций к любой из «больших сетей» требует согласования проекта со слишком большим числом инстанций, а в Техасе всё проходит в одном месте и быстро.

В конечном счёте — это оказывается просто дешевле. Не зря именно в этом штате ряд крупных компаний развивает сейчас собственные энергетические проекты.

Сторонники «великого объединения» указывают, что станция «Три товарища» (которую в таком разе стоило бы переименовать в «Два товарища») будет иметь ценность, даже если соединит только «запад» и «восток». К тому же после её постройки у Техаса возникнет соблазн передумать и всё же подключиться к данному узлу. К этому ERCOT могут подтолкнуть некоторые местные производители энергии, исчерпавшие локальный рынок и мечтающие выйти за пределы штата.

Для всего мира эти политические дебаты американцев не слишком интересны. Зато сам факт постройки узловой станции на сверхпроводниках будет иметь громадное значение: как первая демонстрация технического и экономического потенциала сравнительно новой технологии.

Источник: http://www.membrana.ru/…/174300.html



empirv аватар

Президент России Дмитрий Медведев буквально вчера отметил, что «в планы развития страны входит нацеленность научно-исследовательских и производственных организаций на внедрение инновационных технологий, таких, как разработки с применением эффекта сверхпроводимости, особо актуального для наших протяжённых территорий».

У нас планы, а у американцев – проект!…

johndoe аватар

A у нас проекты по выходу на первое место по добыче нефти lol.
Так что и вот этот проект (нанопорошок для солнечных батарей) может быть успешно закинут под сукно