Rivoluzzjoni tal-Materjal: Superconducting Breakthrough b'Kisjiet YBCO
Is-saħħa tal-qalba ta 'dan il-mezz superkonduttur tinsab fid-disinn sinerġistiku tal-kisi YBCO ucobblestones naturali. Timijiet tekniċi jagħżlu cobblestones tal-bażalt (5-8cm fid-dijametru) b'saħħa kompressiva ＞200MPa bħala sottostrati; l-istruttura densa naturali tagħhom tipprovdi bażi stabbli għal kisjiet superkonduttivi. Bl-użu ta' depożitu tal-laser pulsat (PLD), film superkonduttur YBCO ta' 1μm-oħxon (kompożizzjoni kimika YBa₂Cu₃O₇₋ₓ) jiġi depożitat fuq il-wiċċ tal-cobblestone, li jifforma struttura ta' erba'-saffi: "saff ta' cobblestone substrat - buffer saff {{9} saff protettiv {{9}YBCO}{3}." Is-saff tal-buffer CeO₂ isolvi b'mod effettiv il-kwistjonijiet ta 'tqabbil tal-kannizzata bejn il-ħruxija tal-wiċċ tal-cobblestone u s-saff superkonduttur, li jippermetti li d-densità tal-kurrent kritika tal-kisi taqbeż 10⁴A/cm² (f'77K, self-field).
L-indikaturi ewlenin tal-prestazzjoni jenfasizzaw il-vantaġġi tiegħu: il-kisja YBCO għandha temperatura kritika ta '92K (-181 grad), ogħla mill-punt tat-togħlija tan-nitroġenu likwidu (77K). Dan ifisser li l-istat superkonduttur jista 'jinżamm b'nitroġenu likwidu minflok elju likwidu għali (punt tat-togħlija 4.2K), tnaqqas l-ispejjeż tal-medja tat-tkessiħ b'aktar minn 90%. Barra minn hekk, il-wiċċ mgħawġa naturali tal-cobblestones jiżgura distribuzzjoni tal-kurrent aktar uniformi (devjazzjoni tal-kurrent radjali ＜2%), tevita l-konċentrazzjoni tal-kurrent tat-tarf f'tejps superkonduttivi ċatti tradizzjonali u ttejjeb l-istabbiltà waqt it-trasmissjoni ta 'kurrent għoli.
Testijiet komparattivi juru: f'kurrent ta '10kA, it-telf AC ta' cobblestones superkondutturi huwa biss 0.001% dak ta 'kejbils tar-ram bl-istess cross-section, mingħajr tisħin reżistiv-li jsolvi kompletament il-problema ta' "telf ta 'linja" ikkawżata mit-tisħin Joule f'kondutturi tradizzjonali.
Effiċjenza tal-Enerġija: Rivoluzzjoni tat-Trażmissjoni ta' Kważi -Żero-Telf
Il-kejl mil-Laboratorju tal-UHV tal-Grid tal-Istat jikkonferma l-avvanz fl-effiċjenza tal-cobblestones superkondutturi. Fit-testijiet fuq linja ta' trażmissjoni simulata ta' 100km:
Kejbils tradizzjonali tar-ram ta' 500kV-qalba kellhom telf ta' trażmissjoni ta' 7.2% (72MWh mitlufa meta jittrażmettu 1000MWh);
Linji ta 'trażmissjoni immuntati b'ċaqlaq superkondutturi (l-istess kapaċità) kellhom telf ta' 0.0001% biss, jiġifieri 0.1kWh mitlufa biss għal kull 1000MWh trażmessi-ekwivalenti għall-eliminazzjoni tat-telf ta 'ġenerazzjoni annwali ta' impjant tal-enerġija termali ta '50MW.
Din l-effiċjenza estrema hija partikolarment siewja għal trażmissjoni ta'-distanza twila, ta'-kapaċità kbira. Għall-proġett UHV taċ-Ċina "Trażmissjoni tal-Enerġija mill-Punent-sal{-East Power", l-adozzjoni ta 'midja cobblestone superkonduttiva tista' tiffranka 1.2 biljun kWh kull sena għal kull linja ± 800kV-ekwivalenti għal tnaqqis tal-konsum standard tal-faħam b'600,000 tunnellata u emissjonijiet ta 'CO₂ 5 miljun tunnellata.
Barra minn hekk, id-densità għolja ta 'kurrent tagħha (10⁴A/cm², 100 darba dik ta' kejbils tar-ram) iżżid ħafna l-kapaċità ta 'trażmissjoni: grupp ta' dijametru ta '8cm-cobblestones superkondutturi jista' jittrasmetti 5000MVA-20 darbiet dak ta 'kejbils tar-ram tradizzjonali ta' 100mm². Dan inaqqas b'mod sinifikanti r-rekwiżiti tal-ispazju għal-linji ta 'trażmissjoni, u jagħmilha ideali għal titjib tal-pipeline taħt l-art fil-grids tal-enerġija urbani.
Soluzzjoni tat-tkessiħ: Vantaġġi tal-Ispejjeż tas-Sistemi Modulari LN₂
L-applikazzjoni prattika ta' cobblestones superkondutturi tiddependi fuq sistemi effiċjenti ta' tkessiħ ta'-spejjeż baxxi. Is-sistema ta 'ċirkolazzjoni ta' nitroġenu likwidu modulari (LN₂) żviluppata mit-tim tekniku tindirizza bir-reqqa l-punti ta 'uġigħ ta' "tkessiħ diffiċli, manutenzjoni għolja" ta 'tagħmir superkonduttur tradizzjonali:
Is-sistema tuża disinn distribwit, b'kull 100 cobblestone superkonduttur imqabbla ma 'tank tal-ħażna mikro LN₂ (kapaċità ta' 50L) u pompa ta 'ċirkolazzjoni, konnessi permezz ta' pajpijiet tal-polyimide biex jiffurmaw unità ta 'tkessiħ indipendenti;
L-evaporazzjoni ta 'LN₂ hija kkontrollata f'0.5L/h (vs . 2L/h għal sistemi ċentralizzati tradizzjonali), peress li l-kurvatura naturali tal-cobblestones tnaqqas il-bridging termali, tnaqqas it-telf tas-sħana b'75%;
Il-manutenzjoni tuża mudell "plug-u-play": falliment ta 'modulu wieħed ma jaffettwax il-linja kollha, b'ħin ta' sostituzzjoni ＜30 minuta-10 darbiet aktar effiċjenti minn linji superkonduttivi tradizzjonali (jeħtieġ għeluq sħiħ).
Il-kontabilità tal-ispejjeż turi l-ispejjeż operattivi annwali (inkluż ir-riforniment tal-LN₂ u l-manutenzjoni tat-tagħmir) huma $0.2/m, 40% biss tas-sistemi tradizzjonali tat-tkessiħ tal-elju likwidu ($0.5/m)-tnaqqis fl-ispiża ta '60%. Barra minn hekk, LN₂ jista' jiġi prodott fuq-post permezz ta' tagħmir tas-separazzjoni tal-arja (spiża ~$0.1/L), jelimina t-trasport fuq distanzi twal-u jkompli jitnaqqsu r-riskji tal-katina tal-provvista.
Bħalissa, it-teknoloġija hija pilotata f'park industrijali fil-Provinċja ta 'Jiangsu. Linja ta 'trażmissjoni ta' cobblestone superkondutturi ta '1km ħadmet b'mod stabbli għal 18-il xahar, u żammet 99.9999% ta' effiċjenza ta 'trażmissjoni-li tivverifika l-affidabbiltà tagħha f'grilji ta' enerġija prattiċi. Bħala inġinier tal-Grid tal-Istat innota: "Iċ-ċaqlaq superkondutturi mċaqalqa trasmissjoni ta' reżistenza żero- minn laboratorju għal applikazzjoni tal-inġinerija. Mhumiex biss materjal ġdid, iżda bidla fil-paradigma fis-sistemi tat-trażmissjoni tal-enerġija."