Россия обогнала весь мир в создании сверхпроводящих кабельных линий

Дата публикации: 30 января 2018 года в 18:00.
Категория: Экономика.

В Подмосковье успешно завершены испытания крупнейшей в мире сверхпроводящей кабельной линии. В ближайшее время эта линия будет смонтирована и введена в эксплуатацию в энергосистеме Санкт-Петербурга, где соединит две подстанции – 330 кВ «Центральная» и «РП-9».

На полигоне под Москвой компания ФСК ЕЭС, входящая в группу «Россети» успешно завершила ресурсные испытания крупнейшей в мире высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии постоянного тока (ВТСП КЛ). Разработка линии ведется в рамках нацпроекта в области сверхпроводимости, для дальнейшего масштабирования наработанной технологии.

Минэнерго России включило разработки в области сверхпроводимости в состав национального проекта создания прорывных технологий. В перспективе высокотемпературные сверхпроводимые линии планируется масштабировать как в России, так и за рубежом. Лидером этой работы утвержден научно-технический центр ФСК ЕЭС (НТЦ ФСК ЕЭС).

На собственном полигоне ФСК ЕЭС в Подмосковье был построен опытный образец ВТСП КЛ постоянного тока протяженностью 2,5 км. Эта линия уже успешно прошла испытания с полной имитацией рабочего режима. После завершения всех испытаний эта линия в 2020 году будет введена в эксплуатацию в энергосистеме Санкт-Петербурга и соединит там две подстанции – 330 кВ «Центральная» и «РП-9», что повысит надежность электроснабжения Севреной столицы.

В конце 2017 года проектная документация по внедрению линии в практическую эксплуатацию уже получила положительное заключение Главгосэкспертизы РФ.

Как сообщается на официальном сайте ФСК ЕС, применение высокотемпературных сверхпроводников – глобальный тренд для ряда отраслей, в том числе энергетики. В сетевом комплексе внедрение ВТСП кабельных линий позволяет передавать большую мощность на низком напряжении, свести энергопотери к минимуму и до 20% сократить затраты на сооружение новых линий. Технология эффективна при строительстве кольцевых схем и энергомостов, а также выдачи мощности электростанций, включая АЭС.

Согласно утвержденному в 2016 году Министерством энергетики России прогнозу научно-технологического развития отраслей топливно-энергетического комплекса страны на период до 2035 года (Прогноз НТР), создание электросетевого оборудования на базе недорогих высокотемпературных сверхпроводниковых материалов является одним из приоритетных направлений развития электроэнергетики.

В мегаполисах использование сверхпроводящего кабеля позволит осуществлять более гибкую планировку застройки и расположения центров потребления за счет наращивания мощности по мере развития районов без необходимости прокладывания дополнительных кабельных линий, а также значительно понизить класс напряжения при передачи большой мощности.

Проект, реализуемый ФСК ЕЭС, является межотраслевым. Помимо применения в электрических сетях, результаты проекта могут быть внедрены во все энергоемкие отрасли промышленности, транспортные предприятия с большой долей энергопотребления, в нефтехимическом и горнодобывающем секторе. Масштабирование технологий на основе высокотемпературной сверхпроводимости будет способствовать росту энергоэффективности экономики страны.

В настоящее время в мире насчитывается несколько десятков экспериментальных кабельных линий, созданных для изучения возможности передачи электроэнергии с использованием эффекта сверхпроводимости протяжённостью. Но все эти линии имеют протяженность не более 1 км. Разработки ВТСП кабельных линий протяженностью в несколько километров ведутся в России, Японии, США, Южной Корее и ЕС. Но только в России линия длиной в 2,5 км уже построена и успешно прошла испытания.

Что такое сверхпроводимость

В 1911 году голландский физик Хейке Каммерлинг-Оннес, измеряя температурную зависимость электрического сопротивления ртути, обнаружил, что при понижении температуры до 4.15 К (кельвинов) оно резко падает до неизмеримо малой величины.

В 1986 году немецкие физики Карл Мюллер и Георг Беднорц открыли сверхпроводимость при температуре около 30К (высокотемпературная сверхпроводимость), что было удостоено Нобелевской премии.

Изделия на базе низкотемпературных сверхпроводников внедрены в узкие сферы промышленности, в частности, применяются в ускорителях частиц, установках термоядерного синтеза и магнитных медицинских томографах. Например, низкотемпературные сверхпроводящие кабели российского производства используются в проекте Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР).

В энергетике же востребован второй класс – высокотемпературные сверхпроводники второго поколения (первое или второе поколение ВТСП зависит от используемых химических соединений).

ВТСП кабельные линии (ВСТП КЛ) передают значительную мощность при минимальном сечении, обладают большей пропускной способностью, чем традиционные кабели. При прохождении тока через сверхпроводник не выделяется тепло, магнитное поле локализовано внутри кабеля, практически отсутствуют потери электроэнергии, тем самым решается главная проблема сетей.

При современном уровне развития сверхпроводниковой и криогенной техники (техники глубокого охлаждения) возможно создание длинных сверхпроводящих кабельных линий постоянного тока для передачи энергии на расстояния в десятки километров. Мощность единичной линии может достигать нескольких гигаватт, а потери энергии в ней будут в 2-3 раза ниже, чем в классических воздушных ЛЭП.