Успешное завершение квалификационных испытаний сверхпроводящего кабеля для проекта "Best Paths" компанией Nexans

Сверхпроводящие кабели могут помочь европейским энергосистемам в достижении целей сокращения выбросов CO₂, передавая гигаватты электроэнергии на расстояния в несколько сотен километров от удалённых солнечных и ветровых электростанций к населённым центрам без потерь, ассоциируемых с традиционными кабелями.

Компания Nexans помогла приблизить эти инновационные системы высокой мощности на шаг ближе к реальности благодаря успешному завершению квалификационных испытаний сверхпроводящего кабеля для проекта «Best Paths», разработанного специально для систем передачи высокого напряжения постоянного тока. В настоящее время уже целый ряд сверхпроводящих кабелей работают в сетях переменного тока. Однако финансируемый ЕС проект «Best Paths», посвящён исследованию решений для передачи больших объёмов электроэнергии на основе систем высокого напряжения постоянного тока с модульной структурой, легко адаптируемой, так чтобы номинальный ток и напряжение могли соответствовать любой спецификации на энергосистему. Компания Nexans была ведущей в этом проекте, участниками которого были девять других партнёров из промышленных и академических кругов, в том числе: CERN, Columbus Superconductors, ESPCI Paris, IASS Potsdam, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Ricerca sul Sistema Energetico (RSE), Rèseau de Transport d’Electricitè (RTE), Technische Universitat Dresden и Universidad Politecnica de Madrid (UPM).

Кульминацией проекта «Best Paths» стало успешное завершение квалификационных испытаний полномасштабной 320-кВ сверхпроводящей кабельной петли высокого напряжения постоянного тока. Эта петля состоит из двух концевых терминалов и 30-метровой длины кабеля, передающего ток величиной 10 килоампер при номинальной передаваемой мощности 3,2 ГВт. Программа включала полный объём последовательных испытаний при напряжении в 1,85 раз превышающем номинальное значение (до 592кВ) и импульсных испытаний. Кабель для проекта «Best Paths» основан на двубромистом соединении магния (MgB2), простом соединении на основе сырьевых материалов, в изобилии имеющихся в природе. Это соединение можно легко и без особых затрат получить, что является преимуществом по сравнению с другими аналогичными сверхпроводящими материалами, требующими охлаждения при более низкой температуре. Кабель помещается в термоизолированный криостат, охлаждаемый гелием. Основное преимущество использования сверхпроводящих кабелей в системах высокого напряжения постоянного тока заключается в их способности выдерживать высокие токовые нагрузки, и, таким образом, они могут передавать очень большие объёмы энергии с минимальными потерями. В результате получается очень компактная система шириной около одного метра для диполя, передающего 6,4 ГВт. В отличие от такой структуры традиционная цепь на основе кабелей с медными жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена обычно бывает шириной 10 метров. Такое сокращение занимаемого пространства приводит к значительной экономии затрат, а также облегчает процесс получения разрешений на прокладку.

Д-р Кристиан-Эрик Брузек (Cristian-Eric Bruzek), менеджер проекта в компании Nexans, отметил, что участие в проекте «Best Paths» ещё больше укрепило ведущие позиции компании в области сверхпроводящей кабельной технологии, а новая кабельная система высокого напряжения постоянного тока представляет собой важное дополнение к целому ряду технологических решений, способствующих интеграции возобновляемых источников энергии в европейские электроэнергетические системы. В долгосрочной перспективе предполагается, что сверхпроводящие кабели высокого напряжения постоянного тока будут передавать электроэнергию на расстояния в сотни километров. Но в краткосрочной перспективе они представляют собой часть общего решения наряду с обычными воздушными линиями и подземными кабелями. Они помогают создавать коридоры в труднодоступных участках, таких как пересечение рек, густонаселённые городские районы или в тех случаях, когда воздействие на окружающую среду должно быть минимизировано. Проект «Best Paths» фокусировался на системах передачи высокого напряжения постоянного тока, но та же самая кабельная технология может применяться и в системах переменного тока с уровнями сверхвысокого напряжения 400 кВ. Разработка и испытания кабеля для проекта «Best Paths» проходили на предприятиях компании Nexans в городах Кале (Франция), Кортайод (Cortaillod) (Швейцария), Холден (Halden) (Норвегия) и Ганновер (Германия).