Убрать электростанции из центра Москвы и получать электричество от Солнца, создать левитирующий на магнитах высокоскоростной транспорт, установить компактное ускорительное оборудование для диагностики и лечения онкологических заболеваний – это и многое другое можно сделать при помощи сверхпроводниковых материалов. Российский разработчик проводов 2-го поколения на основе сверхструктурированных лент и высокотемпературных сверхпроводников 2-го поколения (ВТСП-лент) компания ООО «СуперОкс-Инновации» уверена, что эти материалы способны в будущем коренным образом изменить облик электроэнергетики.
Сергей Самойленков.
Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) были открыты в 1986 году швейцарскими учеными Беднорцем и Мюллером, получившими за это открытие открытие Нобелевскую премию по физике. В настоящее время промышленность осваивает производство уже второго поколения ВТСП проводов, которые обладают существенно лучшими характеристиками токонесущей способности и устойчивости к внешним магнитным полями по сравнению с ВТСП проводами первого поколения. ВТСП провода обоих поколений предлагаются на замену традиционным проводникам из меди и алюминия. Цены на более простые по технологии изготовления провода 1-го поколения с ростом рынка снизить уже невозможно из-за дороговизны используемого в них сырья. А ВТСП-провода 2-го поколения, несмотря на более сложную технологию производства, имеют больший потенциал снижения цены.
Чтобы изготовить ВТСП провод 2-го поколения, исследователи из МГУ им. М.В. Ломоносова объединилась под названием ЗАО «СуперОкс» в 2006 году, а в 2010 году, совместно с японской компанией SuperOx Japan LLC, было организовано пилотное производство ВТСП провода 2-го поколения. В 2011 году компания ООО «СуперОкс-Инновации» стала участником Сколково и разработала новейшую модульную технологию получения ВТСП проводов 2-го поколения. «В начале своей деятельности мы столкнулась со скепсисом и консервативностью больших компаний к прорывным идеям в электроэнергетике, промышленности, транспорте, медицине, - рассказал «Полит.ру» директор по развитию бизнеса ООО «СуперОкс-Инновации» Сергей Самойленков. - Для внедрения нового решения недостаточно того, что оно просто более эффективно, чем существующее. Оно должно быть значительно лучше».
ВТСП провод 2-го поколения – проводник электротока, который изготавливают посредством нанесения нескольких тонких слоев на гибкую металлическую ленту-подложку. Каждый из нанослоев несет свою функцию (сверхпроводник, буферный слой, защитный слой и др.). Такой провод можно внедрять везде, где используются электрические провода: в силовых кабелях для передачи электроэнергии, в магнитах для научных приборов и медицинских томографов, магнитах для систем сепарации руды и очистки воды, в системах бесконтактного подвеса в подшипниках и на транспорте, в накопителях энергии, высокомощных электродвигателях для больших судов, в ветрогенераторах. По утверждению разработчиков, любое из перечисленных выше устройств при замене в них обычных проводников на ВТСП провода станет более компактным (в 3-5 раз) и экономичным (в 3-10 раз).
Установка магнитронного нанесения слоя серебра (вид внутрь рабочей камеры)
Температура эксплуатации ВТСП проводов составляет около минус 200 градусов Цельсия. В этих условиях в слое ВТСП полностью отсутствует электрическое сопротивление, и ВТСП провода 2-го поколения могут проводить в 500 раз больший ток, чем обычные металлические проводники такого же сечения. Использование ВТСП проводов особенно выгодно при передаче большого количества электричества. Это означает, что сверхпроводниковому оборудованию нет места в квартире, но есть на электростанции или подстанции. Помимо использования ВТСП проводов для передачи электрического тока, проявление этими материалами эффекта сверхпроводимости позволяет изготавливать на их основе оборудования, которое невозможно создать иным способом: например, системы магнитной левитации и быстродействующие ограничители токов короткого замыкания.
Установка гальванического нанесения слоя меди
Сергей Самойленков утверждает, что уже сейчас при помощи сверхпроводников можно провести электричество в центр Москвы по кабелю небольшого размера и освободить площади, занимаемые в центре электростанциями, с использованием ограничителей тока создать интеллектуальную электрическую сеть с большим эффектом энергосбережения, а также построить магнитолевитационную транспортную систему со скоростью движения 500 км/ч. «Например, можно проложить маршрут от центра города до нового аэропорта на расстоянии 100 км от Москвы (расширить существующие аэропорты уже невозможно); путь занимал бы 20-30 минут», - говорит он. Помимо этого, реально создать компактные ускорительные установки для самых эффективных методов диагностики и лечения онкологических заболеваний, а также уникальные исследовательские установки для университетов, например, магнит с полем 50 Тесла.
Магнитолевитационные модули парят над магнитной рельсой
Разработкой аналогичных продуктов, но с использованием других технологических подходов, занимаются две американские, японская и корейская компании – в России у технологии СуперОкстм конкурентов нет. Среди клиентов компании - отечественные и иностранные исследовательские организации, университеты, компании. В 2014 году 70% продукции «СуперОкс» ушло на экспорт в Германию, Францию, Швейцарию, Англию и Японию. По словам Самойленкова, заказчики заинтересованы в ВТСП-ленте высокого качества по доступной цене.
С 14 по 16 октября группа компаний «СуперОкс» приняла участие в Форуме «Открытые инновации». «Там мы напрямую смогли пообщаться с представителями органов власти, обменяться опытом с другими инновационными компаниями, – рассказал Сергей Самойленков. - Потенциальные заказчики в России нам в основном известны, но из-за широкого спектра применений нашей продукции, нередко интерес приходит с неожиданной стороны». Компания также никогда не отказывается и от мероприятий Фонда «Сколково», которые являются «комфортной площадкой для установления новых бизнес-контактов».
Производственное помещение ЗАО «СуперОкс»
Сейчас, в рамках полученного от Сколково гранта, ООО «СуперОкс-Инновации» разрабатывает опытно-промышленную линию по выпуску базового элемента ВТСП провода – ленты-подложки с текстурированным буферным слоем на поверхности. Такая лента востребована всеми мировыми производителями ВТСП проводов 2-го поколения. Она может быть использована при изготовлении гибких солнечных элементов с КПД выше 20%. «Лента с текстурированными покрытиями позволит сократить издержки ведущим производителям ВТСП проводов при увеличении объемов производства», - отмечает исполнительный директор Кластера ядерных технологий Фонда «Сколково» Игорь Караваев. - Увеличение производства ВТСП-провода 2-го поколения по доступной цене придаст новый импульс применению этих уникальных материалов в электроэнергетике, транспорте, научном и медицинском приборостроении».
Фотографии предоставлены пресс-службой «СуперОкс».
Источник: polit.ru