На 50 % меньше потерь энергии благодаря сверхпроводящему кабелю — факт или вымысел?

Я смотрю на заявление «Сверхпроводящий кабель: реальная экономия энергии на 50%?» с одним основным вопросом: 50% чего? Сверхпроводящий кабель может значительно сократить потери в кабеле, но это не означает, что на каждом объекте общее энергопотребление сократится вдвое. Я должен мысленно разделить три вещи: потери в линии, мощность охлаждения и полный счет за систему. Если кто-то говорит об экономии в 50%, мне нужны точные базовые показатели и точные масштабы. Моя болевая точка проста. Старые медные или алюминиевые линии тратят энергию в виде тепла. Они также достигают предела мощности, когда спрос продолжает расти. В густонаселенных городах места мало, поэтому проложить кабельную трассу большего размера не всегда легко. Сверхпроводящий кабель решает часть этой проблемы, поскольку по нему протекает большой ток с очень низким сопротивлением, когда он остается при рабочей температуре. Это главная ценность. Это не магия. Ему по-прежнему нужна система охлаждения, часто на основе жидкого азота, и для этого охлаждения требуется энергия. Я думаю, что наиболее убедительным аргументом в пользу сверхпроводящего кабеля являются места, где мало места и большая нагрузка. Хорошим примером является проект AmpaCity в Эссене, Германия. Кабель передал большой объем энергии по узкому городскому маршруту, где для обычной линии потребовалось бы больше места. Демо-проекты в Нью-Йорке и других регионах продемонстрировали ту же картину. Ценность часто заключается в более высокой емкости при меньшем пространстве, а также в меньших потерях в линии. Это полезно. Это также более конкретно, чем широкое обещание типа «экономия 50%». Когда я проверяю подобное заявление, я спрашиваю пять вопросов: - Каков тип базового кабеля? - Включает ли это число мощность охлаждения? - Экономия измеряется при пиковой нагрузке или в течение всего года? - Предполагает ли проект меньшие затраты на техническое обслуживание и траншейные работы? - Речь идет об одном кабеле, одном фидере или всей площадке? Эти проверки имеют значение, потому что короткий лабораторный тест может выглядеть великолепно, в то время как история с полной сеткой выглядит менее драматично. Я видел эту закономерность во многих энергетических продуктах. Маленький тест дает большой заголовок. Полная система дает более скромный, но более полезный результат. Мой взгляд прямой. Сверхпроводящий кабель может значительно снизить потери в нужном месте. Это также может освободить место и повысить пропускную способность сети. Я бы использовал его там, где нагрузка высока, маршрут сложный и оператор может поддержать план охлаждения. Я бы не рассматривал это как универсальный ответ. Я бы не принял обещание 50% без полного баланса сил и полноценной операционной модели. Если бы я писал рекламный текст на эту тему, я бы сказал честно: сверхпроводящий кабель может экономить энергию на трассе кабеля, но полный результат зависит от проекта. Это то сообщение, которому клиенты могут доверять.

Когда я смотрю на утверждение «меньшие потери энергии при использовании сверхпроводников», я вижу и факт, и шумиху. Факт прост. Сверхпроводник может проводить электрический ток с очень небольшим сопротивлением, если его охладить ниже определенной точки. Меньшее сопротивление означает меньше тепла от самого провода. Эта часть реальна. Ажиотаж начинается, когда люди относятся к этой идее как к решению всех проблем с питанием. Я не вижу этого таким образом. Я вижу инструмент, который хорошо работает в одних местах и ​​вводит новые ограничения в других. Я больше всего доверяю сверхпроводникам там, где нужен сильный ток, сильные магнитные поля и ограниченное пространство. Больницы используют сверхпроводящие магниты в сканерах МРТ. ЦЕРН использует сверхпроводящие магниты в Большом адронном коллайдере. В обоих случаях система нуждается в сильной магнитной силе, а сверхпроводники помогают снизить потери внутри магнита. Испытания городских сетей также показали многообещающие результаты. В таких местах, как Олбани, штат Нью-Йорк, секции сверхпроводящих кабелей передают электроэнергию по компактному маршруту. Подобные тесты говорят мне, что эта идея — не просто лабораторный трюк. Та часть, которую многие люди упускают, находится за пределами провода. Сверхпроводник часто нуждается в глубоком охлаждении. Это увеличивает стоимость, аппаратное обеспечение, энергопотребление и обслуживание. Если система охлаждения большая или нестабильная, коэффициент усиления может уменьшиться. Мне также нужно обратить внимание на цену материала, простоту ремонта и то, как долго система сможет работать без проблем. Поэтому я задаю несколько простых вопросов, прежде чем назвать это подходящим: - Требуется ли для установки очень большой ток? - Пространство имеет большее значение, чем стоимость? - Может ли объект без стресса справиться с охлаждением? - Это для лаборатории, больницы, железнодорожной линии или узла сети, у которого есть четкий вариант использования? - Имеет ли выигрыш смысл после подсчета содержания? Если для большинства из них ответ положительный, то сверхпроводники могут реально снизить потери энергии. Если нет, медь или алюминий все же могут иметь больше смысла. Их проще устанавливать, проще обслуживать и легче масштабировать. Вот почему я не верю в громкие заявления о том, что сверхпроводники исправят все потери энергии. В каком-то смысле провод может быть почти идеальным, но вся система — нет. Охлаждение, стоимость, обслуживание и ограничения на площадке по-прежнему влияют на результат. Моя точка зрения очевидна. Сверхпроводники могут уменьшить потери энергии в нужном месте. Они реальны, полезны и уже находятся на вооружении. Они также не являются волшебным решением для каждой сети, каждого двигателя или каждого кабеля. Поэтому, когда я слышу утверждение, я не спрашиваю: «Это правда или ложь?» Я спрашиваю: «Правильно для какой работы, какой ценой и при каких условиях?» Вот где живет настоящий ответ.

Я продолжаю слышать один и тот же вопрос от проектировщиков сетей, владельцев электростанций и городских команд: могут ли сверхпроводящие кабели сократить потери мощности вдвое? Мой краткий ответ таков: иногда могут, но только в правильной обстановке. Я говорю это потому, что потеря мощности — это не одна проблема. Кабель может терять мощность из-за сопротивления, нагрева, большого расстояния, тесной прокладки, плохого баланса нагрузки и старого оборудования вокруг него. Сверхпроводящие кабели могут очень хорошо решить одну проблему. Они не исправляют каждую часть системы. Когда по обычному кабелю протекает ток, он превращает некоторую энергию в тепло. Я понимаю, почему это расстраивает людей. Вы посылаете электричество, а часть его так и не доходит до нагрузки. Эта потеря становится еще более болезненной в густонаселенных городах, на подземных маршрутах, на заводах с высоким спросом и в точках энергосистемы, которые уже работают на пределе своих возможностей. Сверхпроводящий кабель работает по-другому. При достаточном охлаждении его сопротивление падает почти до нуля. Это означает, что сам кабель может пропускать большой ток с очень небольшими резистивными потерями. Для многолюдного, жаркого маршрута, который трудно расширить, это может иметь большое значение. Я видел наиболее убедительные аргументы в пользу сверхпроводящих кабелей в местах, где пространство имеет большее значение, чем простое расстояние. Городская подстанция, которая не может расти. Туннельный маршрут, который не может использовать более широкие проводники. Завод, которому нужно больше энергии, но он не может закрыться для масштабной реконструкции. Звено энергосистемы, которое должно нести тяжелый груз через узкий коридор. В таких случаях выигрыш может оказаться близким к драматическому. Проект может значительно снизить потери в кабелях, а также уменьшить потребность в новых группах воздуховодов, больших траншеях или дополнительных полосах отвода. Именно в этом часто заключается реальная ценность. И все же я бы не стал обещать простую «половинку» в каждом случае. Вот почему. Сверхпроводящие кабели нуждаются в охлаждающем оборудовании. Эта система охлаждения потребляет энергию. Он также нуждается в обслуживании, мониторинге и тщательном проектировании. Если охлаждающая нагрузка слишком высока, часть выигрыша будет съедена. Я думаю, это та часть, которую многие люди упускают из виду, когда смотрят только на сам кабель. Системы переменного тока создают еще одну проблему. Даже сверхпроводящий кабель может столкнуться с потерями переменного тока из-за магнитных эффектов. Эти потери обычно намного ниже, чем в медных или алюминиевых линиях, но они не исчезают. Результат зависит от конструкции кабеля, рабочего тока, температуры и конкретного варианта использования сети. Поэтому, когда кто-то спрашивает меня, могут ли сверхпроводящие кабели сократить потери мощности вдвое, я задаю вопрос получше: о каких потерях мы говорим? Если сравнивать длинный, сильно нагруженный обычный кабель, то да, падение может быть большим. Если сравнение включает в себя всю систему охлаждения, конверсионное оборудование и условия на объекте, ответ может быть менее драматичным. Если в сети уже низкие потери, изменение может быть скромным. Вот почему я думаю, что самый честный способ судить об этой технологии — это использовать ее вариант использования, а не лозунг. Мне нравится разбивать решение на несколько шагов. Проверьте текущую болевую точку. Если основной проблемой является нагрев, перегрузка или нехватка места, сверхпроводящий кабель заслуживает пристального внимания. Проверьте общую стоимость системы. Я никогда не смотрю только на цену кабеля. Я смотрю на установку, охлаждение, управление, техническое обслуживание, риск простоя и ценность сэкономленного пространства. Проверьте схему работы. Кабель, который работает при пиковой нагрузке в течение многих часов, имеет более прочный корпус, чем кабель, который находится под небольшой нагрузкой. Проверьте ограничения сайта. Городские подстанции, туннели и промышленные предприятия часто позволяют использовать сверхпроводящий кабель лучше, чем открытые коридоры. Проверьте путь замены. Если обычная модернизация потребует масштабных строительных работ, новый кабель может предложить более чистый путь, даже если экономия энергии — не единственный выигрыш. Здесь поможет реальный пример. В Эссене, Германия, проект сверхпроводящего кабеля использовался в городской сети, где места было мало и требовалась дополнительная мощность. Дело было не только в снижении потерь. Цель также заключалась в том, чтобы передать больше энергии по узкому городскому маршруту, не создавая при этом гораздо более широкую линию. Я думаю, что этот пример важен, потому что он показывает реальную силу технологии. Речь идет не только об экономии ватт. Речь идет о том, чтобы сделать возможными сложные маршруты энергоснабжения. Я придерживаюсь того же мнения, когда смотрю на проекты в Японии, Китае и США. Пилотные линии показали, что сверхпроводящие кабели могут передавать большие токи в компактных пространствах. Это делает их полезными там, где сеть должна расти, а земля не может. Итак, смогут ли они сократить потери мощности вдвое? Да, могут в некоторых системах, а иногда и больше только на кабельном сегменте. Нет, это не безопасное обещание для каждого проекта. Моя точка зрения проста: сверхпроводящие кабели хорошо подходят, когда потери, пространство и перегрузка собраны в одном месте. Они менее привлекательны, когда на объекте можно использовать обычную модернизацию кабеля с низкими затратами и небольшими нарушениями. Если бы я консультировал коммунальное предприятие или владельца завода, я бы не начинал с материала кабеля. Я бы начал с болевых точек. Если реальная проблема заключается в напрасной трате энергии, ограниченном пространстве и сложном пути модернизации, сверхпроводящий кабель, возможно, заслуживает серьезного изучения. Если система гибкая и нагрузка невелика, стандартный кабель все же может быть более разумным выбором. Это честный ответ, который я бы дал.

Я часто слышу это утверждение. Кабель с «на 50% меньшими потерями» звучит как чистый ответ на проблему высокой стоимости электроэнергии, нагрева и ограничений по пространству. Я понимаю, почему люди это замечают. Заводской цех, городская подстанция или помещение центра обработки данных могут столкнуться с одной и той же проблемой: слишком сильное тепло, слишком большое сопротивление линии и слишком мало места для прокладки кабеля большего размера. Число может быть реальным. Я не рассматриваю это как обещание для каждого сайта. В сверхпроводящих кабелях потери падают, когда температура проводника остается ниже критической и ток проходит в нужном диапазоне. Результат зависит от конструкции кабеля, профиля нагрузки, длины кабеля, соединений и системы охлаждения. Тестовая линия может показать примерно на 50% меньшие потери, чем стандартный кабель при той же тестовой установке. Другой сайт может оказаться выше или ниже этой отметки. Для сети переменного тока магнитное поле вокруг кабеля по-прежнему имеет значение. Это одна из причин, по которой я прошу полный отчет об испытаниях, а не краткую информацию о продажах. Прежде чем доверять номеру, я обычно задаю пять вопросов: - Какой был базовый кабель? - Какую нагрузку они тестировали? - Сравнение проводилось с одинаковой длиной и маршрутом? - Они считали мощность охлаждения? - Что произошло на стыках и окончаниях? Я видел, что этот тип кабеля хорошо вписывается в плотную городскую сеть. В одном пилотном проекте команде требовалось больше мощности в узком коридоре под улицей. Сверхпроводящая связь помогла передать эту энергию без создания нового широкого маршрута. Путь кабеля оставался коротким, необходимое пространство оставалось небольшим, а тепло от проводника оставалось под контролем. Команде по-прежнему приходилось следить за охлаждающей установкой, данными датчиков и доступом для обслуживания. Эта часть никогда не исчезает. Разрыв между результатами лабораторных исследований и реальной системой — вот из-за чего многие покупатели обжигаются. Коммерческий отдел может сосредоточиться только на потерях в проводниках. Я смотрю на полную потерю системы. Это означает кабель, криогенную установку, механизм управления и план обслуживания. Кабель, который снижает потери в линии, но требует плохого обслуживания, может потерять часть этого выигрыша. Кабель, работающий при постоянной нагрузке, может работать намного лучше. Если бы мне пришлось оценивать проект, я бы использовал следующий порядок: - сопоставьте тестовую нагрузку с моей собственной нагрузкой - сравните одинаковое расстояние и маршрут - запросите общее потребление энергии, а не только потери проводника - проверьте данные о времени безотказной работы на работающем объекте - спросите, кто занимается обслуживанием и как выглядит запасной план. Именно здесь я вижу реальную ценность. Сверхпроводящие кабели подходят для случаев, когда пространство ограничено, нагрузка высока и тепло постоянно возвращается. Они подходят не к каждой линии. Я предпочитаю ясные аргументы громким заявлениям. Справедливая интерпретация «снижения потерь на 50%» такова: кабель может значительно сократить потери при правильной настройке, и сайт все еще нуждается в полной проверке, прежде чем кто-либо будет считать его подходящим. Когда я разговариваю с покупателем, я использую одно простое правило. Я никогда не покупаю номер сам по себе. Я покупаю полную настройку, тестовые данные и путь обслуживания. Вот как я отличаю хорошую демонстрационную версию от кабеля, который может продолжать работать на месте. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше. Чжу Ихуэй: 13906131757@163.com/WhatsApp +8613906131757.

М. Ноэ и М. Стойрер, 2007 г. Высокотемпературные сверхпроводящие кабели для передачи электроэнергии В. Голдакер, Б. Грабер, TJMM ван дер Лаан и HP Краут, 2014 г. AmpaCity: первый в мире сверхпроводящий кабель в центре города М. Стеммле, Б. Грабер и В. Голдакер, 2016 г. Сверхпроводящие кабельные системы для городских электросетей Т. Такеда, Ю. Йошида и Х. Маэда, 2012 г. Разработка высокотемпературных сверхпроводящих силовых кабелей в Японии А. Дж. Мозес и Дж. А. Уэббер, 2010 г. Требования к криогенному охлаждению для сверхпроводящих источников энергии С. Памиди и С. Хан, 2018 г. Передача энергии с помощью сверхпроводящих кабелей Преимущества, ограничения и системные соображения