Сверхпроводники могут проводить электричество без какого-либо сопротивления или потери мощности, и они могут без особых усилий заставлять магниты левитировать над ними. Эти свойства сделали бы сверхпроводники полезными для высокоскоростных поездов или передачи электроэнергии на большие расстояния, за исключением одной вопиющей проблемы: сверхпроводники работают только при низких температурах, более ста градусов ниже нуля.
Одно это требование делает строительство сверхэффективной электрической сети или сети высокоскоростных железных дорог очень дорогостоящим. Если, конечно, сверхпроводящая сеть не сможет выполнять обе задачи одновременно.
В журнале APL Energy издательства AIP исследователи из Хьюстонского университета, Adelwitz Technologies Centrum GmbH и Института исследований твердого тела и материалов им. Лейбница разработали доказательство концепции сверхпроводящей магистрали, которая могла бы перевозить транспортные средства и электричество, охлаждая необходимые сверхпроводники трубопроводом с жидким водородом.
Большинство конструкций с магнитной левитацией оснащены сверхпроводником внутри транспортного средства, который подвешен над магнитной дорожкой. Авторы решили перевернуть это устройство с ног на голову, положив сверхпроводник на землю и снабдив каждое транспортное средство магнитом. В результате получается система с множеством применений, что делает ее доступной по цене.
"Магнитные транспортные средства, управляемые сверхпроводником, вместо сверхпроводящих транспортных средств, управляемых магнитом, могут обеспечить дополнительные преимущества, такие как передача и хранение электроэнергии", - сказал автор Чжифэн Жэнь. "Мы разработали новую сверхпроводящую систему, которая может транспортировать и накапливать огромное количество энергии, а также перевозить людей и грузы со скоростью не менее 400 миль в час".
Их конструкция решает проблему охлаждения сверхпроводника с помощью трубопровода с жидким водородом. Водород является многообещающим источником экологически чистого топлива, но с ним сложно обращаться: это газ комнатной температуры, поэтому для его транспортировки и хранения требуются либо опасные резервуары под давлением, либо дорогостоящие криогенные температуры. Согласно предложению команды, затраты на охлаждение сверхпроводника и транспортировку водорода становятся одинаковыми.
Используя масштабную модель в лаборатории, они продемонстрировали, что эти приложения могут сосуществовать, и теперь они надеются создать полномасштабную демонстрацию. Авторы предполагают, что их система будет располагаться под существующими автомагистралями, чтобы использовать существующую инфраструктуру.
"Люди могут выехать на сверхпроводящую магистраль в любое время, не дожидаясь поезда или самолета, а модификация существующих магистралей означает, что нет необходимости приобретать землю для железнодорожных путей", - сказал Рен. "При достаточной финансовой поддержке мы могли бы создать работающую систему на относительно небольшом расстоянии, например, от Хьюстона до Остина".
Комментарии