Сверхпроводящая станция впервые свяжет три электросети
До сих пор примеров использования на практике индустриальных сверхпроводящих кабелей было раз-два и обчёлся, да да и то счёт шёл на много метров. Запуск нового комплекса ознаменует собой переход сверхпроводников из области относительно небольшой техники (медицинские томографы, научное оборудование) в огромную индустрию распределения энергии.
Неповторимая суперстанция-узел «Три товарища» (Tres Amigas Superstation) по замыслу энергетиков обязана в первый раз соединить в одной точке три свободные электросети США — восточную, западную и техасскую (Eastern Interconnect, Western Interconnect и Texas Interconnect). Новая станция примет решение многие неприятности энергосети страны, и особенно полезной окажется в свете расширения производства другой энергии.
Tres Amigas будет первым узлом, талантливым перекидывать громадные мощности в любом направлении сходу между тремя сетями, любая из которых трудится самостоятельно и потому не сходится по фазе тока с соседями. Для переброски нагрузки между ними на данный момент имеется пара ограниченных по пропускной свойству узлов, переводящих переменный ток в постоянный и обратно. Но они смогут передавать менее процента всей генерируемой мощности, а, например, взаимосвязи между техасской и западной сетью — и вовсе нет.
Вот из таких узких и достаточно узких ленточек собирают большие сверхпроводящие кабели (фото American Superconductor).
Такое положение дел не устраивает энергетиков. И не только вследствие того что оно ограничивает гибкость неспециализированной энергетической совокупности страны. Невозможность переброски тока в достаточном количестве сдерживает, как ни необычно, развитие другой энергетики — солнечных и ветровых станций.
Дело в том, что выработка на них отличается непостоянством и компенсировать его негативный эффект возможно лишь двумя дорогами — создавая большие накапливающие мощности (а это дорого), или соединяя такие станции с как возможно солидным числом потребителей, другими словами передавая пик генерирующей мощности в те районы, где имеется пик потребления.
Так техасская сеть через чур мелка, что сдерживает строительство в том месте других электростанций. Иначе имеющиеся громадные ветровые фермы Среднего Запада нуждаются в большем числе потребителей (а также — на юге), чтобы сглаживать собственную неравномерность в производстве электричества. Равно как пасмурная погода над солнечными станциями в одном штате возможно легко компенсирована броским солнцем над вторым регионом — была бы лишь связь между ними.
Целый данный узел неприятностей, по оценке исследовательского университета электроэнергетики (Electric Power Research Institute), участвовавшего в идеологическом обосновании проекта, может разрубить одно суперсоединение, возведённое в точке, где все три сети близко подходят друг к другу. Это место уже выбрано — оно расположено недалеко от города Кловис (Clovis) в Нью-Мексико.
Самое примечательное в проекте — в новой станции будут использованы сверхпроводящие электролинии постоянного тока Superconductor Electricity Pipelines от компании American Superconductor. Они расположатся под землёй в форме многокилометрового треугольника.
По окончании строительства первой очереди Tres Amigas, по нему в любом направлении возможно переброшено до 5 гигаватт мощности. А в конечном варианте большой поток по каждой из сторон этого треугольника достигнет 30 гигаватт. Наряду с этим сама узловая станция будет ещё располагать и накапливающими мощностями в размере 150 милионов ватт, помогающих сглаживать нагрузку.
Схема Tres Amigas Superstation. Голубым цветом продемонстрирован сверхпроводящий треугольник, связывающий во всех вероятных направлениях три большие энергосети страны.
Благодаря такому узлу энергия ветра из Канзаса, может прийти в Колорадо, либо солнечная энергия из Аризоны – добраться до Оклахомы (иллюстрация American Superconductor).
American Superconductor известна как один из пионеров индустрии сверхпроводников. Компания производит серийные сверхпроводящие кабели, рассчитанные на промышленные токи. Она сравнивает внедрение таких совокупностей в электросети с переходом индустрии связи с медных жил на оптоволокно.
Использование её разработки в данном проекте сулит множество польз. Во-первых, утраты в многокилометровых линиях «треугольника» окажутся заметно более скромными, чем в случае, если бы в нём использовались классические ЛЭП. Фактически КПД передачи тока по сверхпроводящему кабелю равен 100%, но некая мощность требуется на работу совокупности охлаждения его до температуры жидкого азота.
Во-вторых, сверхпроводящие кабели (любой из которых по несущей свойству аналогичен комплекту из 10 бронзовых кабелей сопоставимого размера) будут незаметно проложены под землёй с минимальным вмешательством в вохдух. В противовес этому классические воздушные ЛЭП настойчиво попросили бы широких полос отчуждения. Да и договориться с обладателями почвы было бы сложнее.
А так уже имеется договорённость об аренде участка.
В-третьих, предстоящее масштабирование комплекса классическим методом потребовало бы возведение новых тяжеленных ЛЭП, отстоящих на энное расстояние от линий первой очереди, что создало бы лишние неприятности с почвой опять-таки, а ещё потребовало бы возведения дополнительных трансформаторных подстанций.
При со сверхпроводниками ничего этого не требуется. Дополнительные кабели вместе c прошлыми.
Один единственный сверхпроводящий кабель (на рисунке вверху) на 5 гигаватт возможно уложен под почву с минимальной «территорией безопасности», тогда как простая ЛЭП на ту же передаваемую мощность займёт полосу, шириной под 200 метров и в высоту будет насчитывать метров 40 (иллюстрации American Superconductor).
В случае если федеральные власти план утвердят (а Tres Amigas — личный коммерческий проект, развиваемый одноимённой компанией), первая очередь узловой суперстанции вступит в строй в 2014 году. Успех же Tres Amigas будет иметь ответственное значение и для распространения сверхпроводящих ЛЭП в индустрии, пока ещё с опаской относящейся к новации.
Дело в том, что, по оценке Electric Power Research Institute, именно при передаче по таким сетям громадных мощностей (от пяти гигаватт и выше) на громадные расстояния (тысяча миль), сверхпроводящие ЛЭП сравниваются в цене постройки с простыми, поскольку часть затрат на криогенное оборудование оказывается уже небольшой. К тому же лишь при промышленных масштабах полностью проявляет себя польза от обнуления утрат в проводах.
Ну и громадную роль Tres Amigas обязана сыграть в формировании национального рынка возобновляемых источников энергии, поскольку она сделает вероятным продажу и покупку любым клиентом «зелёного» электричества, произведённого в границах любой из трёх национальных энергосетей.
Действительно, как информирует Popular Mechanics, проект Tres Amigas возможно торпедирован Техасом, что в силу последовательности экономических и исторических обстоятельств вычисляет собственную «электрическую» независимость от остальных штатов конкурентным преимуществом и благом, а не слабостью.
Кабели в почве защищены от действия непогоды либо преступников, что прибавляет совокупности надёжности, в сравнении с хорошими воздушными ЛЭП (фотографии vaxomatic/flickr.com, Adam Gault).
Сеть Electric Reliability Council of Texas, поставляющая потребителям 85% от всего электричества в штате, не горит жаждой немедля влиться в общенациональную сеть. А кое-какие местные производители другой энергии высказывают экономические аргументы за независимость техасской сети: подключение новых станций к любой из «громадных сетей» требует согласования проекта со через чур солидным числом инстанций, а в Техасе всё проходит в одном месте и скоро.
В конечном счёте — это выясняется легко дешевле. Не напрасно как раз в этом штате последовательность больших компаний развивает на данный момент личные энергетические проекты.
Приверженцы «великого объединения» показывают, что станция «Три товарища» (которую в таком разе необходимо переименовать в «Два товарища») будет иметь сокровище, даже в том случае, если соединит лишь «восток» и «запад». К тому же, по окончании её постройки у Техаса появится соблазн передумать и однако подключиться к данному узлу. К тому Electric Reliability Council of Texas смогут подтолкнуть кое-какие местные производители энергии, исчерпавшие локальный рынок и грезящие выйти за пределы штата.
Для всей земли эти политические дебаты американцев не через чур увлекательны. Но сам факт постройки узловой станции на сверхпроводниках будет иметь огромное значение: как первая демонстрация технического и экономического потенциала относительно новой технологии.
