211service.com
Bardziej solidna siatka dla Manhattanu
Przechłodzone, nadprzewodzące kable zasilające od dawna mają potencjał do wydajnego dostarczania energii, ponieważ nie powodują strat rezystancji. Teraz są badane jako sposób na zwiększenie redundancji w ciasnych dzielnicach lokalnej sieci energetycznej Manhattanu, potencjalnie chroniąc przed naturalnymi zakłóceniami i atakami terrorystycznymi.
Kable zimne: Przekrój wysokotemperaturowego kabla nadprzewodnikowego American Superconductor pokazuje płynny płyn chłodzący przepływający przez rdzeń w kolorze niebieskim, otoczony siecią przewodów przewodzących prąd. Takie kable mogą przenosić prąd elektryczny 150 razy większy niż przewody miedziane tej samej wielkości, bez strat prądu spowodowanych rezystancją. Kable te są sercem nowego projektu, który ma uodpornić sieć energetyczną Manhattanu na awarie i ataki.
W mieście kable nadprzewodzące mają tę zaletę: są znacznie bardziej zwarte niż przewody miedziane. Część wymaganej ochrony przeciwprzepięciowej można wykonać bezpośrednio w kablach – co nie jest możliwe w przypadku przewodów miedzianych – zmniejszając potrzebę stosowania nieporęcznych mechanicznych wyłączników w podstacjach miejskich.
Aby rozwinąć koncepcję, Departament Bezpieczeństwa Wewnętrznego Stanów Zjednoczonych i główny obiekt użyteczności publicznej w Nowym Jorku, Skonsolidowany Edison (Con Ed) ogłosił w zeszłym tygodniu, że zainwestuje 39 milionów dolarów w ciągu najbliższych trzech lat, aby połączyć dwie podstacje w nieujawnionych miejscach na Manhattanie, pozwalając każdej na przejęcie drugiej w przypadku wypalenia się jednej. Wysiłek będzie wykorzystywał technologię z Amerykański nadprzewodnik , w Devens, MA, która produkuje tak zwane wysokotemperaturowe kable nadprzewodnikowe (wysoka temperatura oznacza, że mogą działać w temperaturze 90 stopni Kelvina) i związane z nimi systemy sterowania.
Nie jest to panaceum na każdy problem systemowy, ale zapewniłoby nam większą niezawodność, elastyczność i współdzielenie zasobów, mówi Steve Kurtz, inżynier projektu w Con Ed, firmie, której wady sieci stały się widoczne zeszłego lata, kiedy awaria zasilania pociemniła część Queens dla 10 dni. Zwiększyłoby to odporność sieci.
Multimedia
Zobacz animację bezpieczniejszej sieci energetycznej w Nowym Jorku.
Jednym z niedociągnięć sieci energetycznej w Nowym Jorku – podobnie jak w wielu innych częściach kraju – jest brak połączeń krzyżowych podobnych do Internetu, co zwiększałoby niezawodność. Punktami końcowymi sieci są podstacje, które zazwyczaj obsługują dziesiątki tysięcy klientów. Pojedyncze uderzenie pioruna lub zbłąkana wiewiórka może spalić podstację, pozostawiając dziesiątki tysięcy ludzi w ciemności, dopóki przedsiębiorstwo nie będzie mogło przywrócić podstacji do trybu online.
Rozwiązaniem jest dodanie połączeń krzyżowych między podstacjami, aby inni mogli szybko włączyć się w dostarczanie energii. Taka redundancja mogłaby się również przydać podczas ataku terrorystycznego. Ale jeśli miasto dodaje połączenia, musi również dodać więcej sprzętu, aby powstrzymać rozprzestrzenianie się usterek przez te nowe połączenia. Brzmi całkiem nieźle, więc dlaczego tego nie robią? – pyta Greg Yurek, dyrektor generalny American Superconductor. Odpowiedź brzmi: pod ulicami Manhattanu nie ma wystarczająco dużo nieruchomości.
Oczywiście wszystko to jest możliwe dzięki sprawdzonym przewodom miedzianym i osprzętowi mechanicznemu. Ale w miejscach takich jak Manhattan nie ma miejsca pod ziemią na cały dodatkowy kabel miedziany – który musi mieć trochę przestrzeni powietrznej, aby rozproszyć ciepło – ani miejsca w ciasnych podstacjach śródmiejskich na nowe wyłączniki.
Kable nadprzewodzące są o jedną dziesiątą wielkości drutów miedzianych. Co więcej, mogą poradzić sobie z ochroną przeciwprzepięciową w samym kablu bez konieczności stosowania nowych zestawów nieporęcznych wyłączników. Materiały nadprzewodzące, które są oparte na elastycznej ceramice zwanej tlenkiem miedzi itru i baru, mogą tolerować pewne obciążenie mocy. W każdym punkcie aż do tego maksimum przenoszą prąd bez strat. Jednak w momencie przekroczenia maksimum nadprzewodniki stają się wysoce rezystancyjne i zatrzymują propagację przepięć. W zależności od liczby włożonych przewodów można przenosić większy prąd bez strat, a także można zaprojektować kabel pod kątem odpowiedniej rezystancji w przypadku przepięć, mówi Alexis Małozemoff , dyrektor ds. technologii w American Superconductor.
Oczywiście, jeśli kabel nadprzewodzący stanie się rezystancyjny, może się spalić, więc potrzebny jest sprzęt, aby zapobiec takim uszkodzeniom. Firma twierdzi, że bliżej nieokreślone powiązane systemy sterowania skutecznie poradzą sobie z tym problemem. Potrzeba jest matką wynalazków – mówi Jurek. Możesz umieścić [ochronę przed błędami] w kablu za pomocą innej zastrzeżonej technologii, która, jak mówi, jest bardziej wydajna pod względem przestrzeni.
Bez względu na to, jak rozsądne może to być, nie będzie to proste. Samo złożenie wszystkich elementów w laboratoriach zajmie ponad rok. Trzeba go zaprojektować, potem zbudować, potem opracować protokoły testowe, potem [wykonać] pełne testy prototypu, potem przeanalizować dane, a następnie opracować specyfikację projektową instalacji, mówi Kurtz. Mamy nadzieję, że koncepcja zostanie potwierdzona do sierpnia 2008 roku. Faktyczna budowa nastąpi dopiero w 2010 roku.
Nadprzewodniki wysokotemperaturowe narodziły się dwie dekady temu. American Superconductor znalazł sposób na komercjalizację materiału, tworząc elastyczną wersję ceramiki i podnosząc wymagania temperaturowe do łatwiejszego w zarządzaniu 90 stopni Kelvina. Tę temperaturę można niezawodnie utrzymać przy użyciu ciekłego azotu do chłodzenia.
Podczas gdy kable nadprzewodnikowe – w tym niektóre linie przesyłowe w Columbus w stanie Ohio, Albany w stanie Nowy Jork i na Long Island – powoli posuwają się naprzód, projekt na Manhattanie wyznacza nowy kamień milowy, mówi Yurek. Con Ed decyduje, że chcą umieścić te nadprzewodniki w swojej sieci. To co najmniej cholerny punkt walidacji.