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美國超導輸電突破?電量傳輸暴增10倍!或重新定義能源配置設定

作者:小美說科普

導語

美國麻省理工成立的一家初創公司VEIR,他們開發出了一項非常革命性的技術。

這項技術是在輸電方面的利用超導電纜和一個先進的冷卻系統,能夠讓電量的傳輸容量提高至傳統線路的5到10倍。

VEIR的目前能夠傳輸高達400兆瓦的容量,電壓方面也能達到69千伏,并且他們計劃未來将這種技術擴充到更高電壓和數千兆瓦的容量,這個技術能夠重新定義未來能源配置設定的方式。

他們的這項技術是基于高溫超導帶和一種開環被動氮氣冷卻系統,使得輸電線路成像水管一樣簡單易懂的應用于這個系統,同時也能讓電流順利的傳輸并達到零電阻的效果。

這一突破性的技術似乎打破了傳統輸電線路的一切限制,那麼這項新技術到底是怎樣的?

他又是如何實作零電阻和零電流傳輸的?

美國超導輸電突破?電量傳輸暴增10倍!或重新定義能源配置設定

超導電纜和開環被動氮氣冷卻系統。

在1971年,人類發明出了高溫超導,這種超導材料在零下200攝氏度的低溫下就能夠将電阻降到接近于零的狀态,這種狀态實質上就是電子沒有摩擦。

而基于這種新型的材料,科學家們也相繼的發現了這種新型的“電子”能夠以一種非常奇妙的狀态來進行傳輸,就像是管道中的水一樣,沒有摩擦力,電流就能順利的進行傳輸,是以也能夠達到零電阻的效果。

而在2015年,VEIR公司的技術負責人Yuanzhe Xi博士考慮到将高溫超導帶和電力輸送結合在一起,這也為輸電領域帶來了一個全新的技術方案。

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到2018年,這個方案也逐漸的取得了成果,VEIR公司也在2020年的時候拿到了一筆1000萬美金的資金,目前他們這項技術也已經成型進入到小規模中試階段。

也正是基于高溫超導和先進的冷卻技術的結合使用,為輸電領域帶來了一個全新的解決方案。

這項技術的實質是在一種傳送系統中,将一種低溫氣體如液氮的冷氣進行流通,并在這個過程中将這個系統中的超導體進行冷卻,讓其降溫到超導體的臨界點升溫到其超導态。

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通過這一技術,讓電力傳送管路也像是水管一般,同時也能讓電能很好的被傳輸并且避免發生一系列不必要的損耗。

下面就基于這個技術來看看這個系統是如何實作零電阻和零電流的。

電量暴增10倍。

在傳統的輸電過程中,電能給電阻帶來的熱量很容易就會被周圍的空氣或者是絕緣體所吸收,導緻一部分的電能被損耗掉。

但是在高溫超導帶中,這種導線是沒有電阻的,它就像是電子在管道中進行傳送,隻有在電壓沒有達到的時候,它才會停止傳送,暫時沒有任何的損耗,這也為輸電提供了更加高效的方案和技術。

同時,電力越是被壓縮到小系統中,對于電流管道來說電勢差就用的越低,這也就會讓材料内部電阻帶來的能量損耗就會越低。

是以通過這一方案,VEIR公司制造出的超導電力傳送線,就能夠讓輸電系統的功率大幅度的提升。

同時,這項高溫超導帶的材料也能夠讓輸電線路變得非常的緊湊,就像是水管一樣,很少會發生短路的現象。

這比一般的電力輸送線路大大的縮短了長度,同時還能降低由于輸電的材料和絕緣體之間的摩擦,降低了發生問題的可能性。

在高溫超導帶傳輸的線路中,電流密度是非常的高,而且這種超導線還能夠進行串聯,傳輸線的電流也是由一般的線路的幾十倍到上百倍。

而氮氣被用來冷卻高溫超導電力傳輸線的優勢在于,1公斤的液氮在于-196攝氏度的溫度下所釋放出來的熱量隻有0.6千瓦,而在這個溫度下的熱量也不容易被臨近的吸收掉。

是以,通過一個連續的循環系統,就可以讓這個電力傳輸系統一直保持在這個溫度降低的狀态,隻要向系統中連續加入氮氣,就能夠一直将系統中的溫度降低下去,這就像是控制水溫一樣,非常的簡單。

是以VEIR公司就是通過一個讓氮氣流過超導電纜周圍的管道,管道中的超導體就能夠不斷的冷卻下去,最終達到臨界狀态,實作零電阻和零電流傳輸。

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新能源基礎。

通過這項技術,VEIR公司也将會在2026年進行大規模的試點,為未來的可持續能源的基礎設施建設奠定基礎。

同時他們也将這項技術的應用于到實際的應用中,讓其作用于社會生産和生活中,然後繼續對這項技術進行優化和改進。

雖然在技術上有了所突破,但是在大規模的商用方面可能還會面臨着一些挑戰,如一系列的成本、可靠性等問題,需要不斷的對這項技術進行深入的研究和試驗,才能更快的将其應用到實際生活中。

同時,也能夠更好的推動能源的轉型和減少能源的浪費,提升全社會的經濟效益。

除此之外,高溫超導帶這一種材料的應用還不僅僅隻限于輸電領域,未來它還能夠在更多的領域中發揮作用。

如在地鐵、高鐵和航空等交通領域将會有更好的表現,同時在醫療領域将會有着更廣泛的應用,同時還能夠給人類帶來更好的生活和健康。

另外也正是因為有這樣一個簡單、高效的冷卻系統,也為其他超導技術的應用提供了啟示和突破,這對于超導技術的未來發展無疑将會更加的寬廣。

結語

一項技術的突破,能夠引領一項新的技術革命,随着技術的不斷突破,或許還會有一項或多項被我們忽略或不曾想過的東西悄悄的出現在我們面前,給我們的生活和生産帶來更多的可能。

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