Надежды на солнечную энергетику, как заменитель обычной тепловой, очень мало обоснованы - см. книгу В.Е. Фортова и О.С. Попеля "Энергетика в современном мире". Причем второй - заместитель первого и заведующий отделом ВИЭ, так что знает, что говорит. Локально ВИЭ могут "пройти" - как в Дании или в Израиле. Но при иных размерах, численности населения, инфраструктуре - уже нет. Поэтому во Франции никто и не подумает потребовать "отменить" Electricite de France c ее 58-ю реакторами. При этом региональные энергосистемы, особенно южных районов Франции, конечно, могут использовать для себя опыт Израиля с ВИЭ.
Ответ на этот вопрос лучше поискать в ЖЖ френда tnenergy , который у себя как раз обо всем этом и пишет. Я же, будучи только "applied supercondcuctivist", не рискну:). Кстати, и техническая сверхпроводимость при всей ее значимости для энергетики, отнюдь не панацея, а проблемы стабильности сверхпроводящего состояния СП-материалов и кабелей с открытием ВТСП не только никуда не делись, но даже и обострились. Обо всем этом френд тоже пишет, но взгляд на эту проблему у него несколько иной. К сожалению, те решения для больших магнитов для ядерной физики, о которых он очень квалифицированно рассказывает у себя, вряд ли подойдут для обычных электротехнических устройств со сверхпроводниками.
Не только. Охлаждение азотом гораздо проще, чем гелием, что хорошо видно при работе с ВТСП материалами. Но, во первых у них, сколько меди в проводник ни пихай, очень низкая скорость распространения нормальной зоны - миллиметры или доли мм в секунду, против десятков, сотен метров и даже километров в секунду у "старых" гелиевых сверхпроводников. В результате при переходе в нормальное состояние ВТСП ленту просто режет как ножом из-за локального перегрева, который старый ниобий-титановый проводник в гелии просто может не заметить. И потом, при азотных температурах у ВТСП очень низкое критическое магнитное поле, меньше тесла. В кабелях это не так страшно - там можно расположить слои СП так, чтобы токи текли навстречу, поля вычитались, и можно было бы пропускать большие токи. В реакторах, где поля невысокие, тоже терпимо. А вот в машинах и индуктивных накопителях, плотность энергии которых пропорциональна квадрату среднего поля в обмотке - уже нет. Так что радость от ВТСП после их открытия в 1986 оказалась преждевременной. Ну и цена тоже - современный ВТСП материал сам по себе не дешев, а в ленточных проводах нужно обязательно иметь еще и серебро, плюс буферные слои плюс нержавеющую ленту - основу. А ниобий-титан относительно простой - волокна в медной матрице. Ниобий-олово сложнее, но тоже освоено и давно работает. Но это - гелиевые сверхпроводники. А много гелия есть только в США, в России его хоть и немало, но намного меньше, а Европа и Израиль должны либо очень затратно добывать его из воздуха, либо покупать у США.
Да, и наличие больших магнитов с системами обеспечения гелием что в Европе, что у нас, что в Израиле не очень помогает, потому что каждая такая система обеспечивает только свой магнит. А тот, кто пожелает построить новый, должен будет приобрести рефрижератор, который при производительности 10 л/час стоит 500 тыс. долларов. А для большого магнита, в первую очередь индуктивного накопителя, этого может и не хватить, значит придется потратить еще больше. И получается, что накопитель хоть и хорошая вещь, но энергетическая компания сто раз подумает, ставить его или нет. Университет или исследовательский центр может получить средства от правительства, а компании придется тратить только собственные, которые у нее отнюдь не в избытке. И все гипотетические минусы от отсутствия СП-накопителя ей запросто может оказаться намного проще компенсировать обычным генерирующим оборудованием, которое делается серийно и стоит намного дешевле. Вот поэтому, наверное, гигантский СПИН в Висконсине с обмоткой диаметром порядка 70 метров в начале 90-х так и не построили. При этом представители электрических компаний вместе с обиженными сверхпроводимщиками строили лицемерные рожи и поддакивали - "сука Клинтон денег не дал". Но сами в глубине души вздохнули с облегчением, а неиспользованные свои средства с выгодой потратили для себя. А университету Висконсин-Мэдисон пришлось дальше заняться куда более скромными магнитами.
Японцы выкрутились, пойдя по другому пути - вместо СПИН наподобие описанного выше они построили батареи из небольших соленоидов, и сработало. Но сказать, что прямо так на каждой подстанции у них по СПИНу, тоже нельзя. Это может позволить себе только крупная компания. Соленоид или тороид в качестве СПИН - это предмет постоянного препирательства везде, где ими занимаются. С одной стороны тороид не дает поля рассеяния, и значит, потерь в криостате при разряде почти не будет. С другой - он при той же запасенной энергии "съест" намного больше сверхпроводника, и делать его труднее. Поэтому соленоиды - СПИН все же больше распространены. В Висконсине тоже сначала замахнулись на тороид, но он потребовал столько материала, что и "сука - Буш-старший" тоже вряд ли пожелал бы раскошелиться:) Поэтому у нас строили только соленоиды, причем некоторые из них были довольно похожи на появившиеся позже японские, а тороиды - это только токамаки - в Курчатнике, во Франции, в Штатах, в Китае - и вот теперь ИТЭР. Там без такой конфигурации не обойтись.
Токамак, ЕМНИП, это уже термоядерная энергетическая установка. Есть ли шансы, что хотя бы лет через 20 что-то будет работать не в лаборатории, а в реальном секторе?
Вопрос к тому же френду, но, very IMHO, боюсь, что нет. Там затраты огромные, поэтому ИТЭР и занимаются много стран, а не одна. И в токамаке не один магнит, а три - тороид, центральный соленоид и полоидальные катушки. К счастью, есть альтернативы - стеллараторы и амбиполярные ловушки. Но у первых магнитная система очень сложная - увидите очень наглядный рисунок в ЖЖ у френда, только есть ли у него соответствующий тэг, с ходу не скажу. Но если будете крутить его ЖЖ назад, пожелав получить ответ на вопрос о тории, то попадете и на пост о стеллараторе. У вторых магнитная система намного проще, у нас ими занимаются в Новосибирске, за границей - в Южной Корее, но такие же параметры удержания плазмы, как в токамаках, пока не достигнуты. Но резервы есть - они могут использовать сверхпроводники получше или даже ВТСП гелием охлаждать и получить большие поля - размеры намного меньше. У американцев магниты в такой системе намного сложнее - т.н. Инь-Ян, внешне кардан напоминает, две гнутых обмотки "вставлены" друг в друга, а чтобы их намотать, пришлось использовать турель от башни старого линкора - наконец-то и от линкоров толк пошел:) Какой подход в этих ловушках возобладает, сейчас сказать трудно.
Будем надеяться, что получится, и как раз последний путь - амбиполярные ловушки при всех трудностях может оказаться выигрышным. Ссылку на новосибирскую статью могу дать потом, она хоть и очень серьезная, но хорошо и наглядно написана. Правда, ее данные уже устарели, они собираются магниты менять. А сейчас спать пора - у нас три часа ночи. Это сейчас в РАН свобода - приходи когда хочешь, а раньше было построже. Но с нашей смешной "зарплатой" строгость проявлять как-то не очень получается.)
Кстати, удивительно, что в России финансируют исследования по термоядерной энергетике. Это же может не по-детски уронить цены на нефть и газ и посадить экономику в дупу. Что-то напоминает пчёл против мёда.
Результаты еще когда будут, и даже если запустят первую электростанцию, одномоментно заменить весь сектор, потребляющий нефть и газ, не удастся. Так что на этот счет можно оставаться спокойным.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png)
timeasmymeasure
no subject
Date: 2016-07-27 10:44 pm (UTC)Локально ВИЭ могут "пройти" - как в Дании или в Израиле. Но при иных размерах, численности населения, инфраструктуре - уже нет. Поэтому во Франции никто и не подумает потребовать "отменить" Electricite de France c ее 58-ю реакторами. При этом региональные энергосистемы, особенно южных районов Франции, конечно, могут использовать для себя опыт Израиля с ВИЭ.
no subject
Date: 2016-07-27 10:47 pm (UTC)no subject
Date: 2016-07-27 11:02 pm (UTC)no subject
Date: 2016-07-27 11:03 pm (UTC)no subject
Date: 2016-07-27 11:22 pm (UTC)Но, во первых у них, сколько меди в проводник ни пихай, очень низкая скорость распространения нормальной зоны - миллиметры или доли мм в секунду, против десятков, сотен метров и даже километров в секунду у "старых" гелиевых сверхпроводников. В результате при переходе в нормальное состояние ВТСП ленту просто режет как ножом из-за локального перегрева, который старый ниобий-титановый проводник в гелии просто может не заметить. И потом, при азотных температурах у ВТСП очень низкое критическое магнитное поле, меньше тесла. В кабелях это не так страшно - там можно расположить слои СП так, чтобы токи текли навстречу, поля вычитались, и можно было бы пропускать большие токи. В реакторах, где поля невысокие, тоже терпимо.
А вот в машинах и индуктивных накопителях, плотность энергии которых пропорциональна квадрату среднего поля в обмотке - уже нет. Так что радость от ВТСП после их открытия в 1986 оказалась преждевременной.
Ну и цена тоже - современный ВТСП материал сам по себе не дешев, а в ленточных проводах нужно обязательно иметь еще и серебро, плюс буферные слои плюс нержавеющую ленту - основу.
А ниобий-титан относительно простой - волокна в медной матрице. Ниобий-олово сложнее, но тоже освоено и давно работает. Но это - гелиевые сверхпроводники. А много гелия есть только в США, в России его хоть и немало, но намного меньше, а Европа и Израиль должны либо очень затратно добывать его из воздуха, либо покупать у США.
no subject
Date: 2016-07-27 11:23 pm (UTC)no subject
Date: 2016-07-27 11:52 pm (UTC)no subject
Date: 2016-07-27 11:54 pm (UTC)no subject
Date: 2016-07-28 12:11 am (UTC)Соленоид или тороид в качестве СПИН - это предмет постоянного препирательства везде, где ими занимаются. С одной стороны тороид не дает поля рассеяния, и значит, потерь в криостате при разряде почти не будет. С другой - он при той же запасенной энергии "съест" намного больше сверхпроводника, и делать его труднее. Поэтому соленоиды - СПИН все же больше распространены. В Висконсине тоже сначала замахнулись на тороид, но он потребовал столько материала, что и "сука - Буш-старший" тоже вряд ли пожелал бы раскошелиться:) Поэтому у нас строили только соленоиды, причем некоторые из них были довольно похожи на появившиеся позже японские, а тороиды - это только токамаки - в Курчатнике, во Франции, в Штатах, в Китае - и вот теперь ИТЭР. Там без такой конфигурации не обойтись.
no subject
Date: 2016-07-28 12:13 am (UTC)no subject
Date: 2016-07-28 12:32 am (UTC)К счастью, есть альтернативы - стеллараторы и амбиполярные ловушки. Но у первых магнитная система очень сложная - увидите очень наглядный рисунок в ЖЖ у френда, только есть ли у него соответствующий тэг, с ходу не скажу. Но если будете крутить его ЖЖ назад, пожелав получить ответ на вопрос о тории, то попадете и на пост о стеллараторе.
У вторых магнитная система намного проще, у нас ими занимаются в Новосибирске, за границей - в Южной Корее, но такие же параметры удержания плазмы, как в токамаках, пока не достигнуты. Но резервы есть - они могут использовать сверхпроводники получше или даже ВТСП гелием охлаждать и получить большие поля - размеры намного меньше.
У американцев магниты в такой системе намного сложнее - т.н. Инь-Ян, внешне кардан напоминает, две гнутых обмотки "вставлены" друг в друга, а чтобы их намотать, пришлось использовать турель от башни старого линкора - наконец-то и от линкоров толк пошел:)
Какой подход в этих ловушках возобладает, сейчас сказать трудно.
no subject
Date: 2016-07-28 12:33 am (UTC)no subject
Date: 2016-07-28 12:40 am (UTC)no subject
Date: 2016-07-28 12:52 am (UTC)no subject
Date: 2016-07-28 11:50 am (UTC)