Энергетика: настоящее и будущее - Использование сверхпроводимости

Использование сверхпроводимости для передачи электроэнергии
Производство электроэнергии во всем мире и в нашей стране растет быстрыми темпами. Его объем в СССР за 12—15 лет удвоится.
В этих условиях возникает необходимость поиска новых технических путей передачи электроэнергии, с одной стороны, с целью значительного увеличения передаваемых мощностей и с другой — сокращения затрат на ее транспорт.
В настоящее время во многих промышленно развитых странах разрабатываются проекты криогенных кабелей. Увеличение пропускной способности этих кабелей реализуется за счет резкого увеличения рабочего тока до 104—108А при сохранении или даже уменьшений рабочего напряжения до сравнению с освоенными в настоящее время классами.
Наиболее перспективными областями применения сверхпроводящих ЛЭП являются глубокие мощные вводы в крупные города и промышленные центры и выводы от крупных АЭС, ТЭС и ГЭС.
Для нашей страны актуальный интерес представляет передача энергии в европейскую часть от угольных месторождений Сибири по магистральным ЛЭП с пропускной способностью порядка десятков ГВт на цепь.
Для реализации криогенных кабельных линий проводится огромный объем научных и технических работ и, прежде всего, по высокой эксплуатации надежности и ремонтопригодности линий.
В Энергетическом Институте Им. Г. М. Кржижановского с 1970 г. ведутся экспериментальные и теоретические исследования по разработке научных основ создания сверхпроводящих линий. Одним из важнейших направлений этих работ являются исследования технико-экономических показателей СП ЛЭП постоянного и переменного тока.
Основным элементом СП ЛЭП является сверхпроводящий кабель, который, по существу, и определяет стоимость передачи энергии по СП ЛЭП.
Для сравнения экономических показателей передачи электроэнергии различными видами кабелей — существующими маслонаполненными и газонаполненными, а также проектируемыми сверхпроводящими ЛЭП были проведены соответствующие расчеты. Эти расчеты показывают безусловное преимущество сверхпроводящих кабелей при передаче мощностей свыше 1,5— 2 млн. кВт.
Научные исследования и экспериментальные работы дали возможность разработать проект полупромышленной криогенной кабельной линии длиной в 1 км. Эта линия сооружается на Кожуховской подстанции Мосэнерго в этой пятилетке.
Состояние и уровень научно-исследовательских и экспериментальных работ в ряде стран и Советском Союзе таково, что имеется уверенность в создании промышленных кабелей в период до 1985—1990 гг.
В США, ФРГ, Японии также проведены экономические оценки передачи электроэнергии на СПК.
Брукхевенская национальная лаборатория (США) составила проект сооружения гибких трехфазных СП кабелей длиной 35,5 км, напряжением 138 кВ, на мощность 1,3 ГВА. При суммарных затратах в 67,1 млн. долл, удельная стоимость передачи равняется 730 долл/МВА-км.
По проекту другой СПК, длиной 68,4 км (Шоркам— Ролланроуд), напряжением 345 кВ, мощность передачи 2,4 ГВА, удельная стоимость передачи равняется 615 долл/МВА-км.
Конечно, рано делать окончательные выводы, поскольку они базируются на начальном, стартовом периоде.
Важно то, что при увеличении напряжения и передаваемой мощности удельная стоимость понижается. Это означает, что СПК, как это и предполагалось в начале исследований, должны создаваться для целей передачи больших мощностей.
Итак, без электросетей нет энергосистем и, следовательно, электрификации. В электросети только передают электрический ток. Более того, значительная часть электроэнергии расходится на преодоление сопротивления электропроводов, на их нагрев.
Что же представляют собой генерирующие источники электрического тока? Какими они должны быть, чтобы не только удовлетворять потребности в электрической энергии, но и покрывать неизбежные ее потери при передаче?
На все эти вопросы даны ответы в ближайших четырех главах.
Следующая же глава посвящена тепловым электростанциям, которые являются основными источниками получения электрической и тепловой энергии. По-видимому, роль этих тепловых электростанций на длительный период будет решающей в процессах производства энергии. Подробно о теплоэнергии, ее зарождении, развитии и перспективах читатель узнает из четвертой главы этой книги.