Надпровідні кабелі - це чудеса електричного зв'язку. Що робить їх такими важливими? Розповідає Жан-Максім Согрен (Jean-Maxime Saugrain), віце-президент Nexans з питань машин, кріогеніки та надпровідників. Також він розповість про те, як Nexans постачає першу у світі надпровідну кабельну систему, інтегровану в залізничну мережу.
Цією публікацією ми продовжуємо дискусію про "Десять нових технологій для електрифікації майбутнього".
Оскільки ми прямуємо до повністю електричного майбутнього, потреба у збільшенні постачання електроенергії в містах стає дедалі гострішою. Не менш важливою є потреба у стійкості: оскільки електроенергія стає основним джерелом енергії, постачання має бути на 100% надійним. Час простою - не вихід.
Чому саме надпровідники?
Надпровідні кабельні системи мають унікальні якості, що означає, що вони ідеально підходять для сучасних проєктів електрифікації великої потужності в містах.
По-перше, надпровідні кабелі можуть пропускати надзвичайно високі струми – набагато більші, ніж звичайні мідні або алюмінієві кабелі. Це дає можливість передавати та розподіляти електроенергію при відносно низькій напрузі. На практиці це означає, що потреба в підстанціях у центрах міст менша, що є значною економією коштів.
По-друге, надпровідники можуть передавати величезну кількість енергії відносно свого розміру. Наприклад, один надпровідний кабель діаметром лише 17 см може передати 3,2 ГВт – цього достатньо для живлення великого міста. Коридори для надпровідних кабелів можуть бути вузькими до одного метра, тобто їх можна розгортати з мінімальними перешкодами.
По-третє, надпровідні кабелі не виробляють тепла і можуть бути повністю екрановані з точки зору електромагнітного випромінювання, тому немає перешкод для енергетичних, телекомунікаційних і трубопровідних мереж, які зазвичай проходять через міста. Багато обмежень, які регулюють прокладку кабелю, не застосовуються, коли використовуються надпровідники.
Крім того, надпровідники неймовірно ефективні. Надпровідні кабелі мають надзвичайно низький опір, коли проходить змінний струм, і не мають опору, коли струм є постійним, тому втрати мінімальні.
Перший - для залізниці
Нині Nexans співпрацює з SNCF, національною залізничною компанією Франції, над піонерським проєктом посилення електропостачання станції Монпарнас у Парижі за допомогою надпровідних кабелів.
Монпарнас є одним із найзавантаженіших залізничних вокзалів у Франції та обслуговує понад 50 мільйонів пасажирів на рік. Очікується, що до 2030 року ця цифра перевищить 90 мільйонів. Для задоволення нового попиту знадобляться додаткові потяги та додаткова потужність.
Як і у випадку з будь-якою модернізацією електроенергії в центрі міста, великою проблемою на Монпарнасі було знайти спосіб запровадити нове електропостачання без необхідності розкопувати навколишні дороги – що може бути тривалим, дорогим і деструктивним процесом.
На щастя, на чинній кабельній трасі між залізничною станцією Монпарнас і підстанцією, яка її обслуговує, були запасні кабелі. На жаль, їх було лише чотири. Використання звичайних мідних кабелів для забезпечення необхідної потужності потребує дюжини кабелів. Що можна зробити?
Відповідь - надпровідні кабелі! Рішення Nexans використовує лише два кабелі, кожен діаметром менше ніж 100 мм, тому їх можна легко протягнути крізь наявні канали. Попри невеликі розміри, кожен кабель здатний обробляти 5,3 МВт, або 3500 А при 1500 В постійного струму – величезну кількість електричної енергії.
Що робить цей проєкт таким значущим, так це те, що це перше використання надпровідних кабелів у Франції, і вперше надпровідники інтегровані в залізничну мережу в будь-якій точці світу. Нове електропостачання на Монпарнасі буде введено в експлуатацію вже у 2023 році.
Що чекає в майбутньому?
Проєкт Монпарнас підкреслює величезний потенціал надпровідних кабельних систем для посилення електропостачання в містах, особливо там, де брак місця обмежує використання звичайних мідних і алюмінієвих кабелів.
Крім залізничного транспорту, надпровідні кабельні системи, ймовірно, відіграватимуть все більшу роль у задоволенні зростаючого попиту на електроенергію. Це обумовлено новими комерційними цілями, такими як центри обробки даних, і новими джерелами внутрішнього споживання, які включають заряджання електромобілів, теплові насоси та кондиціонування повітря.
Окрім задоволення підвищеного попиту на потужність, надпровідні системи відіграватимуть вирішальну роль у підвищенні стійкості міських електромереж.
Проєкт Resilient Electric Grid (REG) у Чикаго, США, підкреслює напрямок руху. Компанія Nexans розробила, виготовила та встановила надпровідний кабель для системи REG, який допомагає запобігти відключенню електроенергії шляхом з’єднання та спільного використання надлишкової енергетичної потужності сусідніх підстанцій, а також запобігання високим струмам замикання.
Nexans є світовим лідером надпровідних кабельних систем. Унікальні можливості компанії в дослідженнях і розробках, інноваціях, тестуванні, виробництві та розгортанні означають, що Nexans має ідеальні можливості, щоб допомогти клієнтам, партнерам і зацікавленим сторонам, коли вони готуються до електрифікації майбутнього.
