Сверхпроводники и аккумулирование электроэнергии

Неравномерная по времени потребность в электроэнергии часто приводит к ее нехватке в нужный момент. Тепловые и ядерные электростанции, наиболее эффективно работающие при одинаковой нагрузке, должны удовлетворять меняющиеся в течение дня потребности в электроэнергии. Для обеспечения такого режима целесообразно использовать системы аккумулирования электроэнергии, способные запасать ее излишки в то время, когда энергии про изводится больше, чем потребляется, с тем чтобы потом расходовать ее в часы максимальной нагрузки. Системы на основе сверхпроводников, работающие на постоянном токе, были бы способны запасать большие количества электроэнергии почти без потерь. Так, спроектированный большой сверхпроводящий магнитный накопитель SMES имеет емкость 5000 MBт·ч, а мощность заряда-разряда 1000 МВт. Коэффициент полезного действия SMES должен быть 90-95% (основные потери происходят в цепи преобразования переменного тока в постоянный и обратно, а также в системе охлаждения всей конструкции), а скорость переключения — доли секунды; ни одна из существующих систем не обладает такими характеристиками. Однако сооружение такого накопителя, как показали расчеты, обойдется в 1 млрд. долл., но оно явилось бы крупным техническим достижением.


Сверхпроводящие магнитные накопители энергии, использующие кабель из сплава ниобия и титана и систему охлаждения на жидком гелии, должны располагаться под землей и иметь форму кольца радиусом 750 м. ДЛЯ предотвращения катастрофического выделения энергии в случае разрушения сверхпроводника необходимо предусмотреть сооружение системы поглощения электричества и тепла из брусков высокочистого алюминия; стоимость такой системы обойдется в 100 млн. долл. Сверхпроводящие накопители энергии с охлаждением жидким азотом обошлись бы на 3% дешевле. (Если сами сверхпроводники окажутся дешевыми, то общие капитальные затраты уменьшатся еще на 5%.)


Если иметь в виду не массовые и не очень дорогие применения, то SMES можно приспособить и для других целей, в частности для выравнивания мощности в цепях, питающихся от неравномерно работающих источников электроэнергии, скажем ветряных генераторов. В этом случае дорогостоящие мощные накопительные конструкции не требуются, так как роль накопителей состоит не в аккумулировании большого количества энергии, а лишь в ее переключении. В 1983-1984 гг. Лос-Аламосская национальная лаборатория эксплуатировала небольшой экспериментальный SMES на жидком гелии в качестве буферного устройства подстанции, принадлежащей фирме Bonneville Power Administration. Правда, из-за неполадок в системе охлаждения от эксплуатации этой установки пришлось отказаться, хотя в целом она работала хорошо. hota bucatarie chisinau