Bezprecedensowe przewody nadprzewodnikowe: krok milowy w przyszłości energetyki dzięki najlepszym przewodom świata

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu w Buffalo opracowali najlepszy na świecie segment wysokotemperaturowego nadprzewodnika (HTS) przy użyciu miedzi tlenku baru z ziem rzadkich (REBCO). Ten nowy przewód charakteryzuje się najwyższą gęstością prądu i siłą przypinającą we wszystkich polach magnetycznych i temperaturach od 5 do 77 kelwinów. Te udoskonalenia nie tylko biją rekordy, ale także przybliżają możliwość ekonomicznego zastosowania tych przewodów na szeroką skalę w różnych gałęziach przemysłu.

Przewody HTS znajdują wiele zastosowań:

• Produkcja energii, w tym podwojenie mocy z generatorów energii wiatrowej na morzu
• Systemy magazynowania energii w skali sieci przy użyciu nadprzewodzących magnesów
• Bezstratna transmisja mocy w liniach przesyłowych prądu stałego i zmiennego o wysokim natężeniu
• Wysoce efektywne nadprzewodzące transformatory, silniki i ograniczniki prądu zwarciowego dla sieci energetycznej

Komercyjna energia z fuzji jądrowej jest obiecującą technologią, która może dostarczać niewyczerpalną czystą energię. Około 20 prywatnych firm na całym świecie pracuje nad jej rozwojem i inwestuje duże środki w wysokotemperaturowe przewody nadprzewodzące.

W tym badaniu przewody nadprzewodzące HTS wykazały wyjątkową wydajność. Przy temperaturze 4,2 kelwina przewodziły 190 milionów amperów na centymetr kwadratowy bez pola magnetycznego oraz 90 milionów amperów na centymetr kwadratowy z polem magnetycznym o indukcji 7 tesli. W temperaturze 20 kelwinów, która jest docelową temperaturą dla komercyjnej fuzji jądrowej, przewody nadal przenosiły 150 milionów amperów na centymetr kwadratowy bez pola magnetycznego oraz 60 milionów amperów na centymetr kwadratowy z polem magnetycznym o indukcji 7 tesli. Te imponujące wyniki są kluczowe dla przyszłych technologii.

Zobacz również:

Dzisiaj · 00:29

Naukowcy odkrywają genetyczny klucz do barwnego świata papug: jak powstają unikalne kolory?

Przewody mogą bardzo skutecznie utrzymywać wiry magnetyczne, z siłami sięgającymi nawet 6,4 teraniutona na metr sześcienny. To wskazuje na możliwość znacznego poprawienia wydajności, co mogłoby obniżyć koszty komercyjnego zastosowania przewodów nadprzewodzących o wysokiej temperaturze (HTS).

Drut HTS został wytworzony przy użyciu zaawansowanych metod, takich jak osadzanie wiązką jonów (IBAD) dla MgO oraz tworzenie nanokolumnowych defektów za pomocą technik separacji faz i samoorganizacji. W tym procesie dodaje się maleńkie, nienadprzewodzące kolumny w bardzo małych odległościach, co poprawia zdolność drutu do unieruchamiania wirów magnetycznych i przenoszenia większych prądów elektrycznych.

Ostatnie postępy w wydajności przewodów HTS przynoszą praktyczne korzyści. Ulepszenia te mogą przyczynić się do szerszego zastosowania technologii nadprzewodnikowych w komercji. Sektor energetyczny może na nich wiele zyskać, co prowadzi do bardziej efektywnego i niezawodnego przesyłu energii. Dodatkowo, postęp w dziedzinie komercyjnej fuzji jądrowej może zaowocować nieograniczoną, czystą energią, co czyni te osiągnięcia jeszcze bardziej istotnymi.

Prace Uniwersytetu w Buffalo nad przewodami HTS to znaczący krok naprzód. Udoskonalenia te mogą uczynić technologię nadprzewodników istotną dla generacji, przesyłu i magazynowania energii. Ten postęp może prowadzić do większej efektywności energetycznej i zrównoważonego rozwoju, wpływając na wszystko, od sieci elektrycznej po komercyjną fuzję jądrową.