СКЛАДЫ ЭНЕРГИИ
Электроэнергию выгодно производить непрерывно. Однако спрос на нее в разное время суток, в разные дни недели колеблется. Эта неравномерность особенно остро ощущается при пиковых нагрузках, когда спрос на энергию намного превышает ее предложение. На производстве, чтобы преодолеть подобный разрыв, пользуются складами.
Есть склады и у энергетиков. Причем хранить энергию вовсе необязательно в форме электроэнергии. Накапливать ее можно с помощью топливных элементов, вращающихся маховиков, водохранилищ, способных приводить в движение турбины гидростанций, и т. п.
Но накапливать энергию можно и с помощью сверхпроводников. Сверхпроводящие индуктивные накопители электромагнитной энергии представляют собой пример одного из уникальных технических использований явления сверхпроводимости. Это соленоиды, специально предназначенные для накопления и выдачи токов по требованию. Плотность энергии, запасенной в магнитном поле накопителя, на два порядка больше, чем в емкостном накопителе (конденсаторной батарее), а отдаваемые импульсные мощности могут достигать величин в десятки миллионов киловатт. Время вывода энергии из сверхпроводящего накопителя в зависимости от конструкции и запасенной энергии — от тысячных долей секунды до часов.
Конструктивно сверхпроводящий накопитель выглядит как большая замкнутая сама на себя катушка, в которой без потерь циркулирует ток. Такие катушки с огромными токами можно выполнить в виде тороидальных обмоток диаметром несколько метров. Вот один из проектов накопителя энергии на 28 тыс. МВт. Это гигантский криостат, похожий на бублик диаметром с футбольное поле — около 100 м. По виткам обмотки катушки течет ток силой более 150 кА — настоящая электрическая река. Электромагнитные силы, действующие на обмотку, огромны — тысячи ньютон на 1 см2. Чтобы обеспечить прочность конструкции, одного стального бандажа мало; предполагается разместить ее под землей в прочных скальных породах, которые должны воспринимать нагрузки, ложащиеся на бандаж. Это позволит снизить стоимость сооружения самих накопителей. Кроме того, магнитное поле, распределенное в толще скалы, не будет влиять на наземный транспорт и электрооборудование.
Пока что созданы лишь модельные системы. Например, накопитель «СПИН-2» при запасенной энергии приблизительно 1,5 МДж, силе тока около 10 кА, напряжении вывода около 50 кВ и времени вывода энергии 0,005 с обеспечивает мощность примерно 500 тыс. кВт. Сейчас разрабатываются более крупные накопители.
Мощные сверхпроводящие накопители весьма перспективны не только для питания импульсных нагрузок, но и для регулирования производства и потребления электроэнергии в целых энергосистемах. Они могут изменить энергетику, сделать потребителей более независимыми от источников тока, упростить управление, контроль и защиту оборудования.