А как же оно тикает?
11,407,428 15,319
 

  DeC ( Слушатель )
05 мар 2023 13:28:14

Учёные МИФИ разрабатывают новый тип накопителей энергии на сверхпроводниках

новая дискуссия Новость  1.076

1 марта 2023



Ученые Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ разрабатывают накопители энергии нового типа, базирующиеся на свойствах современных высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Теоретически в отдаленной перспективе такие накопители могут совершить революцию в энергетике. Разработка поддержана программой «Приоритет 2030».

Прежде всего, работы идут над конструкцией т.н. кинетического накопителя энергии. Он будет представлять собой подшипник из современных сверхпроводящих композитных материалов, парящий в создаваемом постоянными магнитами градиентном магнитном поле за счет эффекта магнитной левитации. Таким образом, данный подшипник не будет касаться неподвижных частей устройства, а в идеале он должен парить в вакууме. При этих условиях вращение подшипника происходит практически без трения. Если такой подшипник раскрутить (например, с помощью электродвигателя, который через подключаемую магнитную муфту передает вращение на вал), то он будет вращаться в пустоте месяцами, почти без потерь сохраняя переданную ему энергию. В случае необходимости эту энергию можно будет с него «снять», например, опять подключив к подшипнику магнитную муфту и генератор. Планируется, что в течение 2023 года будет создан рабочий прототип кинетического накопителя.

Второй тип накопителя – индукционный, и он, на взгляд дилетанта, кажется еще более невероятным. Если обмотку из сверхпроводящего материала запитать электрическим током, а затем замкнуть саму на себя, то произойдет не короткое замыкание (как это было бы в обычной электрической цепи), но электрический ток начнет течь в замкнутой цепи по кругу – и он тоже, почти без потерь, будет сохранять величину тока, а значит и запасенную энергию, в течение недель, а может, и месяцев (в зависимости от степени оптимизации внутренних потерь). Энергию из такого накопителя можно частично или полностью «снимать» в случае необходимости и передавать на полезную нагрузку. В 2023 году в НИЯУ МИФИ планируют принципиально разработать конструкцию индукционного накопителя «на бумаге» и рассчитать его технические характеристики.

Главное преимущество накопителей нового типа заключается в их емкости: по отношению плотности энергии к массе накопители на сверхпроводниках должны в разы превосходить обычные аккумуляторы. Также немаловажным является возможность частичного снятия энергии и их подзарядки в процессе работы.

Однако, их важной технической особенностью является то, что композиты, используемые в конструкциях, проявляют свои сверхпроводящие свойства только при очень низких температурах. Хотя сверхпроводники, предполагаемые к использованию в разработках НИЯУ МИФИ, называются «высокотемпературными», высокими эти температуры можно назвать только по меркам мира сверхпроводников. Работать данные накопители могут только, если внутри них будет поддерживаться температура не выше 77 градусов по шкале Кельвина - то есть немногим более минус двухсот градусов по Цельсию. Это соответствует точке кипения жидкого азота и именно с помощью него и собираются поддерживать внутри накопителя низкую температуру. Как пояснил профессор Института ЛаПлаз и ведущий научный сотрудник лаборатории «Сверхпроводящие энергетические системы» Игорь Руднев, жидкий азот достаточно дешев, а современные системы теплоизоляции позволят добавлять азот в накопители не чаще, чем раз месяц.

Разумеется, острым остается вопрос об экономике подобных накопителей. Используемые в них композитные высокотемпературные сверхпроводники и магниты из редкоземельных металлов достаточно дороги. По мнению Игоря Руднева, данные накопители могут найти применение в «зеленой» энергетике и промышленности. Например, они могут использоваться для увеличения равномерности генерации энергии на солнечных и ветровых электростанциях: когда ветер или солнце есть, накопитель будет подзаряжаться, когда же природные факторы дадут сбой - накопитель начинает отдавать энергию в сеть. Также, они могут использоваться в качестве резервных источников питания на промышленных предприятиях, на которых большое значение имеет непрерывность производства. Не исключено использование таких накопителей на крупном электротранспорте (вроде электробусов).

В отдаленной перспективе в НИЯУ МИФИ планируют создать прототипы не только накопителей, но устройств всех фаз генерации, производства, передачи и хранения электроэнергии с использованием сверхпроводников: добавить к накопителю и генератор (ветровой или солнечный) на сверхпроводниках, и сверхпроводящий кабель. Таким образом, можно будет увидеть прототип электроэнергетики будущего, которым будет являться Сверхпроводниковый энергетический кластер НИЯУ МИФИ.

Разработка накопителей энергии на сверхпроводниках поддержана программой «Приоритет 2030» в рамках подпроекта «Новые способы накопления и транспортировки энергии: сверхпроводниковый энергетический кластер» Стратегического проекта «Ядерные энерготехнологии нового поколения и экстремальные состояния вещества».

Источник

Подмигивающий
  • +0.25 / 8
  • АУ
ОТВЕТЫ (31)
 
 
  iz_kirova. ( Слушатель )
05 мар 2023 13:37:02

На сколько я помню физику, вся сверхпроводимость работает на малых мощностях и плотностях тока. 
Пока эти работы скорее НИОКР.
  • +0.05 / 3
  • АУ
 
 
  Радонеж ( Слушатель )
06 мар 2023 20:25:07

Это при азотных температурах. А при водородных токи очень серьезными могут быть.
Я как-то даже задумывался о плазменной гранате, но с жидким водородом это все выглядит слишком нереально.
  • +0.04 / 2
  • АУ
 
  DeimonAx ( Слушатель )
05 мар 2023 13:51:39

Так себе идея. При исчезновении СП, азот кончился, на пример, будет большой бум. Или бадабум. Надо иметь энергию, чтобы хранить энергию. Не. В 70х были темы с маховиками. Умерли по причине опасности разрыва маховика. Принципиально нового не предложили.  Просто замена подшипника на маглев, добавила риск.
Проточные надо пилить на органическом электролите. Чтоб не зависеть от ванадия и прочих металлов. Углерод,водород,кислород и азот. Серу можно ещё. И никаких редких земель.
  • +0.04 / 3
  • АУ
 
 
  Aliot ( Слушатель )
05 мар 2023 15:14:39

Согласен. Фигня все это. 
Обратимые химические реакции в современных аккумуляторах  при том же размере 
и массе позволяют накапливать больше энергии. Без всякой механики.
Про стоимость вообще лучше не вспоминать, чтобы не прослезиться...
  • +0.08 / 5
  • АУ
 
 
  Ptiburdukov ( Слушатель )
05 мар 2023 15:40:51

Та нехай студиозусы балуются, учатся... Все при деле, дурью маяться некогда,... может что-то и изобретут толковое. Ненуачо,... МИФИ, однако.
  • +0.06 / 4
  • АУ
 
 
 
  Aliot ( Слушатель )
05 мар 2023 17:26:32

МФТИ покруче будет.
МИФИ более специализированный, изначально заточен был под ядерную энергетику.
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
  Ptiburdukov ( Слушатель )
05 мар 2023 17:46:35

Ну, дык... ЛаПлаз, да, при МИФИ. Но я бы сказал, МИФИ не только под энергетику, 
а вообще для инженерного обеспечения ядерных исследований. МИФИ не более 
специализированный, он более инженерный. Физтех более в исследовательскую часть.
По этому Физтех и МИФИ не совсем корректно сравнивать. Это разные по назначению ВУЗы. 
Это как сравнивать Физтех и физфак МГУ. Совершенно разные блюда, хотя вроде бы из одного мяса.
А в МИФИ и вакуумом занимаются, и ускорителями, и прикл. математикой (в т. ч. модными нынче 
нейросетями), и теор. физикой (только почти мистические теор. фундаментальные исследования 
не их конёк). 
Моя дочь МИФИ закончила.
  • +0.03 / 2
  • АУ
 
 
  Наблюдающий ( Слушатель )
05 мар 2023 18:03:36

Подобные устройства (на магнитной левитации) я лет под 40 как помню. В те годы (да и сейчас тоже) они назывались СКВИД. Колечко сверхпроводящее вывешивалось в магнитном поле и реагировала на изменение этого поля. В общем - сверхпроводящий магнитометр. На тех же конференциях обсуждались и сферические гироскопы на сверхпроводящем подвесе. В общем - надо обеспечивать помимо рабочей температуры и глубокий вакуум. Ибо трение о воздух велико есть.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  Ptiburdukov ( Слушатель )
05 мар 2023 18:22:35

Улыбающийся Ну,... эта левитация имеет более эффектное название - "гроб Магомета". И уже гораздо больше 40 лет.
Помнится, просто но эффектно смотрелось на ВТСП керамике, в стакан с азотом пластину из керамики, а над ней парит кусок магнита.
  • +0.05 / 2
  • АУ
 
 
 
 
  l-mik ( Слушатель )
06 мар 2023 00:06:11

Гроб Магомеда - это левитация первого типа, основанная на вытеснении магнитного поля из сверхпроводника. В статье же упоминается градиентное магнитное поле, значит скорее всего речь об эффекте второго типа - проникновении магнитного поля в сверхпроводник в виде вихрей Абрикосова и тенденции сохранения конфигурации этих вихрей. Этот тип левитации позволяет подвесить сверхпроводник ПОД пластиной. Обычно его планируют использовать для сверхточного позиционирования деталей относительно друг друга без механической связи. Тогда при любом повороте первой детали вторая синхронно занимает то же положение относительно первой, что и до поворота.
Второй тип левитации иногда называют квантовой левитацией.
  • +0.09 / 4
  • АУ
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
05 мар 2023 18:59:24

А велико ли будет давление воздуха, если температура девайса ниже точки кипения бОльшей части его компонентов?
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
  adolfus ( Слушатель )
06 мар 2023 11:04:48

Очередная замануха для распила бабла. Если бы хоть капельку это было реально, то журнализды об этом бы узнали последними.
Первая – это сверхмаховик Гулиа, только в профиль.
Вторая – с ИТЭР не прокатило, так эти жулики собрались в вихревых токах энергию хранить. Допустим, они туда даже что-то "закачают", а как они оттуда будут эту энергию извлекать? Собственно, до этого даже и дела не дойдет – любые вихри, в том числе и вихри тока, организованы в замкнутые вихревые трубки (тороидальная топология), соответствено, вся эта хрень будет излучать и вся энергия этих вихрей рано или поздно выскочит наружу – это неустранимый диссипативнй канал. Во вторых, вихри любой природы неустойчивы – вихревое кольцо (замкнутая вихревая трубка) имеет тенденцию увеличивать длину и терять устойчивость следствие нелинейной динамики (Bxj). Сначала индуцированные извне вихри растянутся, потом по ним побегут волны, потом это все распадется на более мелкие вихри и далее каскадно в генерацией ЭМ излучения. Но тут не это главное, а то, что в такой системе энергия может "почти" сохраняться, а вот энтропия, имея источником каскадный процесс распада вихрей, будет расти. Соответственно, снятие оттуда низкоэнтропийной энергии представляет собой еще ту проблему на принципиальном уровне.
  • +0.10 / 4
  • АУ
 
 
  Stak ( Слушатель )
06 мар 2023 12:10:13

Вы про СПИН-ы не слышали что ли?  
Немножко литературы тогда подкину, притом - отнюдь не новейшей:
https://forca.ru/knigi/arhivy/nakopiteli-energii-v-elektricheskih-sistemah-13.html
  • +0.03 / 1
  • АУ
 
 
  small__virus ( Слушатель )
07 мар 2023 10:06:40

Так-то оно так.
Просто если отвлечься от прикладного уровня, и посмотреть глобально.
Все существующие виды накопления энергии, суть эквивалент химической реакции. На химию, электрохимию, вращение до предела разрыва (суть та же энергетика разрушения химических связей), и все такое прочее.
И нет никаких, даже теоретических подходов, что бы накапливать энергию больше химической, кроме данное идеи.
Хочется, не хочется... Умеем, не умеем... Проблемы или нет... Пока все равно, так или иначе, придется ковырять в этом направлении.
Может, чего и придумают, как написали выше.
Или использовать радиоактивные изотопы, что совсем не лучше.
  • +0.05 / 2
  • АУ
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
07 мар 2023 10:28:11

ГАЭС смотрят на вас с удивлением.
  • +0.05 / 2
  • АУ
 
 
 
 
  small__virus ( Слушатель )
07 мар 2023 11:39:47

ГАЭС хоть как-то транспортируемой не сделать.
А сие чудо в космосе, вполне возможно, сможет стать хоть как-то мобильным.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
07 мар 2023 14:45:16

ГАЭС для транспорта называется "горка"Улыбающийся
  • +0.09 / 5
  • АУ
 
 
 
 
  стрелок ( Слушатель )
07 мар 2023 11:53:22

а я жду когда вспомнят про Теслу
  тот умел черпать энергию из магнитного поля Земли
  • -0.02 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
  small__virus ( Слушатель )
07 мар 2023 12:15:32

Вы серьезно в это верите?
Или это, что бы вбросить, а там "...трава не расти..."?
К любому физическому открытию, так или иначе, подводит база знаний. И тогда открытие становится делом времени. Многое, вне зависимости от персоналий.
Тесла, в плане своей "передачи спящей энергии" - обычный мошенник. Его любимый автомобильчик ездил на двух аккумуляторах, спрятанных под сиденьем.
Не было никакой передачи.
Да и вся известная научная база и говорит, что это не возможно.
  • +0.05 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  стрелок ( Слушатель )
07 мар 2023 12:24:51

я верю в гений Тесла хотя бы потому что нынешние трехфазные электродвигатели его ума дело и 
и там много еще чего его гений принес в нашу жизнь и оставил 
вы не верите в гений Тесла- так и напишите
бывает 
я верю, поэтому так и говорю 
не спец, но вроде как есть единица измерения чего то тама и называется тесла 
этого разве мало для признания заслуг 
привет вашей научной базе говорящей
  • -0.04 / 5
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  small__virus ( Слушатель )
07 мар 2023 12:59:18

Никто не подвергает сомнению работы Тесла в плане переменного тока и магнитных полей, высоковольтных и высокочастотных генераторов.
И многие его работы основывались на работах других.
Тот же резонансный контур - не его изобретение, а исследования Герца.
 
Тем не менее, все его подвиги в сторону "эфира" - чистейшей воды мошенничество.
И да, не трехфазные, а двухфазные. Трехфазные уже делали другие люди.
  • +0.05 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Stak ( Слушатель )
07 мар 2023 13:00:52

https://pikabu-ru.turbopages.org/turbo/pikabu.ru/s/story/mikhail_osipovichdolivodobrovolskiy_chelovek_s_bolshoy_bukvyi_6557237
Тесла, конечно,гений, но.... не в этом вопросе.
  • +0.05 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  ДядяВася ( Слушатель )
07 мар 2023 13:12:10

Интернеты говорят, что трехфазные электродвигатели не его ума дело - История создания электродвигателя 

Цитата1887, Тесла

Американец сербского происхождения, изобретатель, Никола Тесла, работая независимо от Феррариса, изобрел и запатентовал двухфазный асинхронный электродвигатель с явно выраженными полюсами статора (сосредоточенными обмотками). Тесла ошибачно считал что двухфазная система токов оптимальна с экономической точки зрения среди всех многофазных систем.


Цитата1889-1891, Доливо-Добровольский

Русский электротехник польского происхождения, Михаил Осипович Доливо-Добровольский, прочитав доклад Феррариса о вращающемся магнитном поле изобрел ротор в виде "беличьей клетки". Дальнейшая работа в этом направлении привела к разработке трехфазной системы переменных токов и трехфазного асинхронного электродвигателя, получившего широкое применение в промышленности и практически не изменившегося до нашего времени.
  • +0.13 / 8
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  стрелок ( Слушатель )
07 мар 2023 13:56:39

Тесла умер до интернета
       счастливчик 
не электрик профи я, но точно знаю, что есть однофазные системы - 220 вольт и трехфазные - 380 вольт
         там вся гамма возможностей ограничена какими то герцами и синусоидами и иных вариантов в природе даже не бывает  и не может быть , а если есть то ограничены математическими возможностями  
            есть еще постоянный ток и Тесла работал у Эдисона и вот этот Эдисон топил за постоянный ток, а Тесла придумал переменный и трехфазный и поругался на этом деле с самим Эдисоном 
  это я в книжках читал, когда интернета не было и в это верю, поэтому верю в Теслу и его гений 
  тут вроде и спорить не об чем 
кто то же реально придумал этот 3-х фазный ток и двигатель и трансформатор в придачу
  читал что Тесла до конца своих дней жил от своих патентов и не бедствовал 
  это то же в книжках
  может в интернетах другое пишут 
  а Тесла все равно останется почему то гением , хотя бы в книжках и по мне
  почитал вашу ссылку в интернете
  красиво написано и может быть все так и было
  но тогда почему Тесла гений непонятно?
 точно помню что он считал что можно черпать энергию из планеты Земля, которую он считал простым конденсатором самозаряжающимся от Солнца 
  даже вроде там лампочки какие то втыкал прямо в землю и они горели
жулик что ли или фокусник?
м-да, интернеты это получается та еще сила
https://dzen.ru/a/XK76kMR_cwCyqG5B
  • -0.03 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Senya ( Слушатель )
07 мар 2023 15:37:13

А вроде раньше врали, что Тесла представил модель двухфазного асинхронного двигателя, построенного по опубликованной за год до этого модели французского исследователя. А трёхфазный сделал Доливо-Добровольский (правда работал он на тот момент в Германии, в филиале компании, через несколько лет ставшей Дженерал Электрик).
  • +0.11 / 8
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  Theodor W. Adorno ( Слушатель )
07 мар 2023 21:26:13

c французами надо бы поосторожнее, в их историческом национальном мифе как бы франция это незаслуженно обиженная родина всех изобретений, украденных  у скромных и застенчивых исследователей англосаксонскими и немецкими пройдохамиУлыбающийся а на их фоне наши доморощенные срыватели покровов убого их косплеят
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
07 мар 2023 14:42:51

ГАЭС работают вот прям сейчас, без всякой пиар-шумихи.
И именно поэтому неинтересны мошенникам от науки. При известной экономике подобных проектов лапша на ушах плохо держится.
  • +0.09 / 4
  • АУ
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
09 мар 2023 22:05:03

самая сильная из известных мне связей это CO . Около 11 эВ... примерно такая же энергия связи у азота N2... при маcct 28 это дает плотность энергии примерно 0,4 эВ  на нуклон или 40 кдж/г... Вся остальная химия примерно в тоже порядке. Это предел. как раз длстигается на углеродном топливе - из-за того что дармовой окислитель везде, и его не нужно рассчитывть в массу (за исключением сред типа вакуума, или под водой)...Искать нечего... ТОлько наддо учеесть что обычно в реакции кроме самого энергоносителя- куча балласта, создающего структура, без которого ячейки не создать - например в литивеой ячейки - по сути юалласт - всеб никелб, алюминий - а безних структуру не создать 
https://www.wiredche…ngths.html
  • +0.06 / 3
  • АУ
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
09 мар 2023 22:15:30

сверхпровлодники ограничены критическим магнитным полем ... плотность энергии 1/ \mu_0 B^2/2 . при 20 тесла - Это 160 Мдж/м3 - не то что бы фантастически много
  • +0.02 / 1
  • АУ
 
 
 
 
  small__virus ( Слушатель )
10 мар 2023 08:24:38

Энергии сгорания чуть больше 3 кг метана (плюс сколько-то там кислорода). В общем, и не мало для начала.
Я не спорю...
Еще раз. Вопрос лежит несколько в иной плоскости.
Мы (относительно) более или менее освоили химическую энергетику. Сгорание, электрохимия, упругость и т.д. И подошли  к ее физическому пределу.
Когда мы топаем по земле, в принципе, ее хватает. Хотя и не всегда.
А стоит только от нее оторваться, энергии становится мало. И часто вопрос не столько в ее генерации, сколько в накоплении и хранении. Я уж не говору про соседей, которые с дуру вляпались в ветро и гелио энергетику. Нужно более емкое, быстрее воспринимающее/отдающее энергию. Надежные. Хотим мы того или нет.
Просто других вариантов тупо нет.
Гравитационное накопление (имеется ввиду серьезное) энергии получится только в пределах стационарного объекта, привязанного к источнику гравитации.
А других методов мы тупо не знаем.
И вариантов, даже в теории, нет. Не, есть всякая антиматерия - но тут еще больше проблем, которые мы обойти не можем, начиная с жесткого рентгена, заканчивая хранением.
Кроме того, я напомню, что есть в природе (в космосе) объекты, игнорирующие ограничения критического магнитного поля.
Вон в том посте  есть ссылки на научные статьи, возможно, где есть один из будущих ключиков к этому.
https://glav.su/foru…age6770595
В общем, пока не остается ничего другого, как исследовать дальше.
Кроме того, подобные исследования, возможно, помогут с решениями по удержанию плазмы.
  • +0.01 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
10 мар 2023 08:37:02

Для конца тоже... Это предел пооля котрое можно создать контролируемым образом
Цитата
Я не спорю...
Еще раз. Вопрос лежит несколько в иной плоскости.
Мы (относительно) более или менее освоили химическую энергетику. Сгорание, электрохимия, упругость и т.д. И подошли  к ее физическому пределу.
Когда мы топаем по земле, в принципе, ее хватает. Хотя и не всегда.
А стоит только от нее оторваться, энергии становится мало. И часто вопрос не столько в ее генерации, сколько в накоплении и хранении. Я уж не говору про соседей, которые с дуру вляпались в ветро и гелио энергетику. Нужно более емкое, быстрее воспринимающее/отдающее энергию. Надежные. Хотим мы того или нет.
Просто других вариантов тупо нет.


Увы мать природа - взяв такие константы взаймодействий , ограничила нас. Предел я вам прикинул... Более емкое только ядерные силы.
  • +0.05 / 3
  • АУ