Потери в такой линии с учетом неизбежных потерь на концах линии, где
сверхпроводник должен стыковаться с шинами при обычной температуре, не превысят
нескольких долей процента, а в обычных линиях электропередачи потери в 5…10
раз больше!
Силами ученых Энергетического института имени Г.М.Кржижановского и Всесоюзного
научно-исследовательского института кабельной промышленности уже создана серия
опытных отрезков сверхпроводящих кабелей переменного и постоянного тока.
Подобные линии смогут передавать мощности во много тысяч мегаватт при КПД более
99 %, при умеренной стоимости и относительно невысоком (110…220 кВ) напряжении.
Может быть, еще более важно, что сверхпроводящие линии электропередачи не будут
нуждаться в дорогостоящих устройствах компенсации реактивной мощности. Обычные
линии требуют установки токовых реакторов, мощных конденсаторов, чтобы
нивелировать чрезмерные потери напряжения вдоль трассы, а линии на
сверхпроводниках в состоянии себя самокомпенсировать!
Сверхпроводники оказались незаменимыми и в электрических машинах, принцип
действия которых предельно прост, но которых никогда раньше не строили, ибо для
их работы нужны очень сильные магниты. Речь идет о магнитогидродинамических
(МГД) машинах, осуществить которые Фарадей пытался еще в 1831 г.
Идея опыта проста. В воду Темзы на ее противоположных берегах погружали две
металлические пластинки. Если скорость реки 0,2 м/с, то, уподобив струи воды
проводникам, движущимся с запада на восток в магнитном поле Земли (его
вертикальная составляющая примерно равна 5·10-5 Тл), с электродов можно
снять напряжение примерно 10 мкВ/м.
К сожалению, этот опыт окончился неудачей, "генератор-река" не заработал.
Фарадей не смог замерить тока в цепи. Но через несколько лет лорд Кельвин
повторил опыт Фарадея и получил небольшой ток. Казалось бы, все осталось, как у
Фарадея: те же пластины, та же река, те же приборы. Разве что место не совсем
то. Кельвин построил свой генератор ниже по Темзе, там, где ее воды смешиваются
с соленой водой пролива.
Вот она разгадка! Вода ниже по течению была более соленой и, следовательно,
обладала большей проводимостью! Это было сразу же зарегистрировано приборами.
Увеличение проводимости "рабочего тела" — генеральный путь увеличения мощности
МГД-генераторов. Но увеличить мощность можно и другим способом — повышая
магнитное поле. Мощность МГД-генератора прямо пропорциональна квадрату
напряженности магнитного поля.
Мечты об МГД-генераторах получили реальную основу примерно в середине нашего
века вместе с появлением первых партий сверхпроводящих промышленных материалов
(ниобий-титан, ниобий-цирконий), из которых удалось сделать первые, еще
маленькие, но работающие модели генераторов, двигателей, токопроводов,
соленоидов. А в 1962 г. на симпозиуме в Ньюкасле англичане Вильсон и Роберт
предложили проект МГД-генератора на 20 МВт с полем 4 Тл. Если обмотку сделать из
медного провода, то при стоимости 0,6 мм/долл. джоулевы потери в ней "съедят" —
полезной мощности (15 МВт!). Зато на сверхпроводниках обмотка будет компактно
облегать рабочую камеру, потерь в ней не будет, а на охлаждение уйдет всего 100
кВт мощности. КПД возрастет с 25 до 99,5 %! Тут есть о чем задуматься.
МГД-генераторами занялись всерьез во многих странах, потому что в таких машинах
можно использовать плазму в 8…10 раз более горячую, чем пар в турбинах
тепловых электростанций, а при этом по известной формуле Карно КПД будет уже не
40, а все 60 %. Вот почему в ближайшие годы недалеко от Рязани заработает первый