Фонд перспективных исследований и ЗАО "СуперОкс" запускают проект создания компактного электродвигателя на основе высокотемпературных сверхпроводников

Фонд перспективных исследований и ЗАО
  • 19 октября в 16:24
  • 0
  • 922
  • 0

Научно-технический совет Фонда перспективных исследований одобрил проект по разработке образца электродвигателя на основе высокотемпературных сверхпроводящих материалов второго поколения (ВТСП-материалов). Образец будет компактным, легким и достаточно мощным для того, чтобы использовать его в реальных транспортных средствах.Основным подрядчиком по проекту станет российский производитель ВТСП-провода второго поколения ЗАО «СуперОкс».

«Создание электродвигателя с высокой удельной мощностью открывает путь к прорывным электрическим энергоустановкам наземного, водного ивоздушного транспорта. Расчеты показывают, что применение распределенной электрической тяги и гибридного привода в пассажирскомсамолетепозволяет достичь снижения расхода топливана 70% и шума на 65%,что будет революцией в авиации», - сообщает генеральный директор ЗАО «СуперОкс» Сергей Самойленков.

Сверхпроводники –это материалы с нулевым электрическим сопротивлением, но они приобретают свои удивительные свойства лишь при низких температурах. В течение более 70 лет после открытия эффектасверхпроводимости необходимость глубокого охлаждения сдерживала широкое практическое применение.Уникальность высокотемпературных сверхпроводников(ВТСП) состоит в том, что требуемые свойства могут быть реализованы при температуре жидкого азота, которая сегодня легко достижиматехнически.

«ВРоссии есть технология мирового уровня по производству сверхпроводящего провода – ключевого элемента для построения сверхпроводниковых электрических машин. Одобренный сегодня проект может стать одним из шагов на пути создания в России новой индустрии высокотемпературных сверхпроводников. В частности, проблема охлаждения уже решена технически: для создания оптимальных условий работы двигателя можно использовать как сравнительно недорогой жидкий азот, так и современные системы криообеспечения, которые позволяют работать в замкнутом цикле без использования жидкого азота», - комментирует руководитель проекта Фонда Алексей Воронов.

При тех же размерах и весе сверхпроводниковые электродвигатели могут быть в несколько раз более мощными и при этом более экономичными, нежелиобычные.Двигатель на сверхпроводниках очень эффективен уже при 5% номинальной мощности; в этих условиях обычные электромоторы практически неработоспособны из-занизкого КПД. На номинальном режиме сверхпроводники поднимают КПД машины выше 98%, что означает снижение потерь более чем в 3 раза по сравнению с используемыми сегодняэлектродвигателями.

Несмотря на то, что сегодня стоимость сверхпроводящего провода значительно выше, чем для медных проводов, эффект от использования ВТСП в электрических машинахтем выше, чем больше мощность машины.

Сферы применениявысокотемпературных сверхпроводников

ВТСП имеет смыслприменять везде, где необходима передача больших количеств энергии.ВТСП-провода имеют плотность тока более 500 А/мм2, что позволяет передавать без потерь по тонкому сверхпроводнику столько же энергии, сколько по медному кабелю с сечением в сотни раз больше.

Очевидная сфера применения сверхпроводников – электроэнергетика. Недавно разработанные сверхбыстрые токоограничивающие устройства на основе ВТСП и компактные сверхпроводниковые кабельные линии уже начинают внедряться в сетевой инфраструктуре развитых городов и крупных промышленных объектов. Это позволяет снизить потери, повысить надежность электроснабжения, снизить требования к закупаемому оборудованию, а значит,и его стоимость.

Сверхпроводники за счет высокой плотности тока позволяют в разы снизить размеры и вес электрическихмашин. Это уникальная возможность, так как большие габариты и вес современных электродвигателей и генераторов сдерживают развитие сразу в нескольких отраслях, не позволяя создавать региональные и магистральные летательные аппараты на электрической тяге, осложняя изготовление и эксплуатацию больших морских судов иветрогенераторов. Например, современные судовые электродвигателимощностью более 20 мегаватт имеют размеры и вес на пределе допустимого для их транспортировки от места производства.

Низкотемпературные проводники, промышленное использование которых началось в 1960-х, активно применяютсяв медицине для изготовления томографов. ВТСП-томографы смогут работать без применения жидкого гелия для охлаждения, что снизит стоимость эксплуатации:гелий является невозобновляемым ресурсом, стоимость которого выросла с 2000 года в 2 раза. Переход на безгелиевые томографы – серьезная стратегическая задача в сфере медицинской техники, и она может быть решена с помощью ВТСП-материалов.

Большие перспективы у сверхпроводниковых технологий в ускорительной технике: как для физики высоких энергий, так и для радиационной медицины. В перспективе, ВТСП будут применяться в новыхкосмических устройствах, а также при создании высокочувствительных датчиков. Такое необычное свойство сверхпроводников,как магнитная левитация,найдет применение для манипуляторов и конвейеров «чистых комнат», в бесконтактных подшипниках, системах высокоскоростного транспорта.

В ближайшее время Фонд перспективных исследований планирует объявить открытый конкурс на лучшее применение высокотемпературных сверхпроводников для создания уникальных устройств и механизмов. Основная цель конкурса – акцентировать внимание научного сообщества на проблеме внедрения и использования ВТСП-материалов. Предполагается, что в конкурсе примут участие представители российских научно-исследовательских институтови университетов.

Оставить комментарий