超導(dǎo)輸電是未來(lái)電力的發(fā)展方向嗎
眾所周知,常規(guī)金屬導(dǎo)體,即使是導(dǎo)電性非常好的金銀銅鐵鋁鉑等,在室溫下也是具有一D電阻的。因?yàn)樵靸r(jià)原因,我們現(xiàn)在使用的輸電線(xiàn)主要采用的是銅鋁合金。為了盡可能地減小輸電損耗,通常采用的是高壓甚###超高壓輸電的方式。即使如此,常規(guī)輸電過(guò)程造成的損耗也有15%左右。要想避免輸電損耗,###合適的辦法就是采用超導(dǎo)電纜。
然而,任何涉及大規(guī)模應(yīng)用的東西,性?xún)r(jià)比是###要?jiǎng)?wù)。也就是說(shuō),即使超導(dǎo)電纜輸電損耗為零,但是其成本太高,一般用不起。如果用常規(guī)超導(dǎo)電纜,采用的是Nb-Ti線(xiàn)或Nb3Sn材料,臨界溫度在20 K以下,意味著需要依賴(lài)于昂貴的液氦。而且氦氣因?yàn)榉肿又睆叫,比熱容小,非常容易蒸發(fā)和漏掉,維持如此低的溫度代價(jià)是極其高昂的。因此,高溫超導(dǎo)電纜,能夠工作在液氮溫度,固然是重要的選擇,因?yàn)橐旱阋颂嗔。但是高溫超?dǎo)電纜同樣存在問(wèn)題,因?yàn)槠渲饕煞质倾~氧化物,本身機(jī)械性能很差,非常脆弱、各向異性很強(qiáng)且存在弱連接問(wèn)題。解決的辦法就是采用金屬包套或者金屬基帶,例如Bi2212線(xiàn)材就是采用銀包套,YBaCuO帶材就是金屬基帶。簡(jiǎn)單的金屬基帶還是不夠的,還需要電化學(xué)法鍍上緩沖層和保護(hù)層,也需要銀包套和銅保護(hù)。那么對(duì)于高溫超導(dǎo)金屬基帶而言,成本主要來(lái)自于金屬基帶本身以及貴金屬銀包套,相比之下內(nèi)部的高溫超導(dǎo)層材料成本幾乎可以忽略不計(jì)。目前###便宜的金屬基帶就是不銹鋼,但是不銹鋼做出來(lái)的高溫超導(dǎo)帶材性能還有待提升。還有就是成品率的問(wèn)題,一千米的超導(dǎo)線(xiàn)帶材其實(shí)需要做好幾千米才能成功一個(gè)。
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