导语
美国麻省理工成立的一家初创公司VEIR,他们开发出了一项非常革命性的技术。
这项技术是在输电方面的利用超导电缆和一个先进的冷却系统,能够让电量的传输容量提高至传统线路的5到10倍。
VEIR的目前能够传输高达400兆瓦的容量,电压方面也能达到69千伏,并且他们计划未来将这种技术扩展到更高电压和数千兆瓦的容量,这个技术能够重新定义未来能源分配的方式。
他们的这项技术是基于高温超导带和一种开环被动氮气冷却系统,使得输电线路成像水管一样简单易懂的应用于这个系统,同时也能让电流顺利的传输并达到零电阻的效果。
这一突破性的技术似乎打破了传统输电线路的一切限制,那么这项新技术到底是怎样的?
他又是如何实现零电阻和零电流传输的?
超导电缆和开环被动氮气冷却系统。
在1971年,人类发明出了高温超导,这种超导材料在零下200摄氏度的低温下就能够将电阻降到接近于零的状态,这种状态实质上就是电子没有摩擦。
而基于这种新型的材料,科学家们也相继的发现了这种新型的“电子”能够以一种非常奇妙的状态来进行传输,就像是管道中的水一样,没有摩擦力,电流就能顺利的进行传输,因此也能够达到零电阻的效果。
而在2015年,VEIR公司的技术负责人Yuanzhe Xi博士考虑到将高温超导带和电力输送结合在一起,这也为输电领域带来了一个全新的技术方案。
到2018年,这个方案也逐渐的取得了成果,VEIR公司也在2020年的时候拿到了一笔1000万美金的资金,目前他们这项技术也已经成型进入到小规模中试阶段。
也正是基于高温超导和先进的冷却技术的结合使用,为输电领域带来了一个全新的解决方案。
这项技术的实质是在一种传送系统中,将一种低温气体如液氮的冷气进行流通,并在这个过程中将这个系统中的超导体进行冷却,让其降温到超导体的临界点升温到其超导态。
通过这一技术,让电力传送管路也像是水管一般,同时也能让电能很好的被传输并且避免发生一系列不必要的损耗。
下面就基于这个技术来看看这个系统是如何实现零电阻和零电流的。
电量暴增10倍。
在传统的输电过程中,电能给电阻带来的热量很容易就会被周围的空气或者是绝缘体所吸收,导致一部分的电能被损耗掉。
但是在高温超导带中,这种导线是没有电阻的,它就像是电子在管道中进行传送,只有在电压没有达到的时候,它才会停止传送,暂时没有任何的损耗,这也为输电提供了更加高效的方案和技术。
同时,电力越是被压缩到小系统中,对于电流管道来说电势差就用的越低,这也就会让材料内部电阻带来的能量损耗就会越低。
所以通过这一方案,VEIR公司制造出的超导电力传送线,就能够让输电系统的功率大幅度的提升。
同时,这项高温超导带的材料也能够让输电线路变得非常的紧凑,就像是水管一样,很少会发生短路的现象。
这比一般的电力输送线路大大的缩短了长度,同时还能降低由于输电的材料和绝缘体之间的摩擦,降低了发生问题的可能性。
在高温超导带传输的线路中,电流密度是非常的高,而且这种超导线还能够进行串联,传输线的电流也是由一般的线路的几十倍到上百倍。
而氮气被用来冷却高温超导电力传输线的优势在于,1公斤的液氮在于-196摄氏度的温度下所释放出来的热量只有0.6千瓦,而在这个温度下的热量也不容易被临近的吸收掉。
所以,通过一个连续的循环系统,就可以让这个电力传输系统一直保持在这个温度降低的状态,只要向系统中连续加入氮气,就能够一直将系统中的温度降低下去,这就像是控制水温一样,非常的简单。
所以VEIR公司就是通过一个让氮气流过超导电缆周围的管道,管道中的超导体就能够不断的冷却下去,最终达到临界状态,实现零电阻和零电流传输。
新能源基础。
通过这项技术,VEIR公司也将会在2026年进行大规模的试点,为未来的可持续能源的基础设施建设奠定基础。
同时他们也将这项技术的应用于到实际的应用中,让其作用于社会生产和生活中,然后继续对这项技术进行优化和改进。
虽然在技术上有了所突破,但是在大规模的商用方面可能还会面临着一些挑战,如一系列的成本、可靠性等问题,需要不断的对这项技术进行深入的研究和试验,才能更快的将其应用到实际生活中。
同时,也能够更好的推动能源的转型和减少能源的浪费,提升全社会的经济效益。
除此之外,高温超导带这一种材料的应用还不仅仅只限于输电领域,未来它还能够在更多的领域中发挥作用。
如在地铁、高铁和航空等交通领域将会有更好的表现,同时在医疗领域将会有着更广泛的应用,同时还能够给人类带来更好的生活和健康。
另外也正是因为有这样一个简单、高效的冷却系统,也为其他超导技术的应用提供了启示和突破,这对于超导技术的未来发展无疑将会更加的宽广。
结语
一项技术的突破,能够引领一项新的技术革命,随着技术的不断突破,或许还会有一项或多项被我们忽略或不曾想过的东西悄悄的出现在我们面前,给我们的生活和生产带来更多的可能。