четверг, 15 марта 2012 г.

Создана первая гибридная энергетическая магистраль

Создана первая гибридная энергетическая магистральСотрудники Института нанотехнологий микроэлектроники (ИНМЭ РАН), Всероссийского научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности ВНИИКП и Московского авиационного института (МАИ) разработали и успешно испытали первую в мире гибридную энергетическую магистраль. Энергия в ней передаётся сразу двумя способами — в виде потока жидкого водорода и в виде электричества по сверхпроводящему кабелю.

Создание новых типов линий электропередачи — дело весьма актуальное, но не простое. Сборный коллектив отечественных учёных и инженеров реализовал на практике выдвинутую в 2011 году идею кабельной линии энергопередачи, сочетающей сверхпроводник и хладоагент, который не только поддерживает сверхпроводящее состояние кабеля, но является энергоносителем. Идея доведена до опытного образца; в качестве хладоагента использован жидкий водород. Затраты на поддержание низкой температуры в «водорических» (от hydricity — hydrogen + electricity) магистралях для передачи электроэнергии составляют десятые доли процента от общего объёма передаваемой энергии, а экологичность водородных технологий и подобранный с учётом низкой стоимости сверхпроводящий материал — дополнительные, но также весомые аргументы.

Обсуждение возможности создания гибридных транспортных энергомагистралей ведётся давно. В мае 2011-го в Институте изучения устойчивости окружающей среды (Потсдам, ФРГ) под руководством Нобелевского лауреата Карло Руббиа состоялся симпозиум, на котором рассматривались возможности передачи потоков энергии порядка 10 ГВт на расстояния в тысячи километров. Был сделан теоретический расчёт, показавший, что оптимальным решением является именно гибридная магистраль с жидким водородом и сверхпроводящим кабелем на основе MgB2. А вот первая экспериментальная работа проведена в России, и это не может не радовать.

В качестве сверхпроводящего материала российские специалисты использовали ленты диборида магния MgB2 производства итальянской фирмы Columbus Superconductor. Этот низкотемпературный сверхпроводник с критической температурой в ~39 К был открыт совсем недавно, в 2001 году. Он хорошо подходит для использования в водородной магистрали, так как может работать при температуре жидкого водорода, демонстрируя высокие сверхпроводящие свойства. Главное же в том, что он сравнительно прост в производстве и недорог (в 20 раз дешевле известных высокотемпературных сверхпроводников). Кстати, созданный во ВНИИКП сверхпроводящий кабель — это второй случай использования диборида магния на практике; до сих пор преимуществами этого материала пользовались лишь разработчики магнитов МРТ-сканеров.

Основной токонесущий слой нового сверхпроводящего кабеля состоит из пяти лент диборида магния, спирально уложенных на сердечник из пучка медных проволок. Диаметр кабеля — 26 мм, длина — около 10 м. Внутри конструкции остался изолированный канал диаметром около 12 мм, предназначенный для охлаждающего жидкого параводорода. Кроме того, параводород циркулирует в полости между внешней оболочкой кабеля (диаметром 28 мм) и внутренней стенкой криостата (40 мм).

Испытания экспериментальной энергомагистрали проводились на специализированном стенде Конструкторского бюро химавтоматики (Воронеж). Установка представляла собой макет гибридной энергетической магистрали (с рабочим давлением до 10 бар) для размещения сверхпроводящего кабеля, собственно сверхпроводящий кабель и токовые вводы.

О результатах испытаний рассказывает завотделением сверхпроводящих проводов и кабелей ВНИИКП, д. т. н. Виталий Высоцкий: «Сегодня необходимый порядок величины расстояний передачи электроэнергии составляет 3 000–5 000 км, а требуемая мощность — около 10 ГВт. В модельной магистрали, которую мы испытали, поток жидкого водорода в 200–220 г/с несёт около 25 МВт мощности, плюс по сверхпроводящему кабелю идёт электричество — в нашем случае это 50 МВт. Но последний показатель легко увеличить втрое, добавив число сверхпроводящих лент, причём даже в нашей магистрали. В промышленном решении за счёт увеличения тока, напряжения и объёма потока водорода (увеличив диаметр трубы) можно пропускать куда более мощные энергопотоки».

Уместен вопрос: как всё это сопрягается с практикой? Вероятно, пока никак. Несмотря на то что жидкий водород действительно значительно превосходит в удельной энергетической ёмкости другие виды жидкого топлива (бензин — вдвое), пока нет ни развитой инфраструктуры, ни значительного числа потребителей. И всё-таки эксперимент многообещающий: использованный в качестве хладоагента жидкий водород имеет теплоту испарения 446 кДж/кг, в то время как для жидкого гелия она составляет 20,28 кДж/кг. Поэтому его применение позволило создать весьма компактную установку (максимальный наружный диаметр — 370 мм) с высокой тепловой стабильностью. И это уже не говоря о меньшей стоимости жидкого водорода (в сравнении с тем же гелием). Ну а про дешевизну диборида магния мы уже писали...

Подготовлено по материалам ФИАН-информ и журнала «Письма в ЖТФ».

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Здоровье":

Грипп отключает иммунитет с помощью вирусных гистоноподобных белков
Чтобы иммунитет не атаковал его, вирус гриппа приносит в клетку специальный белок, похожий на гистоны — белки-упаковщики ДНК в хромосомах. Вирусный белок получает доступ к управлению ДНК и заставляет замолчать на ней гены, ответственные за противовирусную иммунную реакцию. Наши хромосомы, если не вдаваться в структурные подробности, состоят из ДНК, намотанной на комплексы из гистоновых белков. Н...
  (читать дальше)

Подавленное сочувствие развивает аморальность
Подавленное чувство сострадания — всё равно по каким причинам — вызывает у мозга столь сильный когнитивный диссонанс, что он начинает пересматривать моральные установки личности, делая их более пластичными и ситуативными. Мы плохие, потому что поступаем плохо, или мы поступаем плохо, потому что плохие? Вопрос, смахивающий на известную задачу о курице и яйце. Впрочем, в отношении второй части сом...
  (читать дальше)

Здоровье мозга можно оценивать по глазам
Самочувствие мозга можно оценивать по сетчатке глаза: нарушения в её сосудистой системе свидетельствуют о похожих проблемах в кровоснабжении мозга. По мнению американских врачей, чтобы узнать о состоянии мозга, не обязательно делать сложные и дорогостоящие анализы: достаточно взглянуть на сетчатку глаза. Десять лет назад исследователи из нескольких научных центров в США проверили сетчатку более ...
  (читать дальше)

Новые подробности о протеине, помогающем раковым клеткам
Исследования, проводимые в Университете Лойолы в Чикаго (США), выявили свежие подробности о сложном молекулярном процессе, включающем протеин, который даёт возможность раковым клеткам основывать новые колонии в удалённых уголках тела. Полученные данные будут полезны при создании противоопухолевых препаратов, способных предотвращать распространение клеток рака молочной железы (и некоторых других ти...
  (читать дальше)

В Кембридже нашли замену синтетическим анестетикам в стоматологии
Учёные из Кембриджского университета (Великобритания) обещают революцию в стоматологии: они разработали обезболивающий гель, который сможет с успехом заменить инъекции и дарует облегчение пациентам, боящимся уколов. Гель изготавливается на основе спилантеса огородного (Acmella Oleracea) — растения, которое использовалось в качестве анестетика при зубной боли инками. Два первых этапа клинических ...
  (читать дальше)

Как из обычного апельсина сделать красный
Учёные определили ген, который заставляет знаменитые сицилийские апельсины наливаться чудотворными красными пигментами. Красные сицилийские апельсины приобрели заметную популярность среди диетологов и сторонников здорового питания. По данным биохимических исследований, пигменты антоцианы, которым эти цитрусовые обязаны своим характерным цветом, сильно снижают окислительный стресс при диабете, за...
  (читать дальше)

В погоне за преступником полицейский забывает его приметы
Сильнейший стресс, который имеет место во время преследования преступника, может изменить память полицейского: после того как инцидент будет исчерпан, служитель закона не сможет отчётливо вспомнить, что делал он, что делал напарник, а также то, как выглядел подозреваемый. Полицейский, забывший обстоятельства преступления, которому он был свидетелем, или внешность нападавшего, вызывает подозрения...
  (читать дальше)

Разработана методика массовой персонифицированной химиотерапии
Технология, предложенная Флоридским университетом (США), способна существенно удешевить разработку новых лекарств, что повлечёт за собой более свободный доступ к высококачественному медицинскому обслуживанию для всех категорий граждан. Её детали изложены Стивеном Ленхертом и коллегами в журнале Biomaterials. Сегодня раковые пациенты получают химиотерапию на основании обобщённых знаний о том, как...
  (читать дальше)

Найден самый маленький рогатый динозавр Северной Америки
Два новых крошечных вида рогатых динозавров выявлены среди экспонатов музея, обнаруженных несколько лет назад в Альберте (Канада). Unescoceratops koppelhusae жил 75 млн лет назад. Его окаменелости были найдены в 1995 году в Провинциальном парке динозавров. Размеры животного оцениваются примерно в метр–два. Он носил короткое «жабо», имел попугайский клюв и морду в форме топора (см. иллюстрацию). ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)