Вспоминая Никола Тесла: Однопроводная передача энергии - Журнал «ПРОФИЛЬ» | PROFILE.RU
29.05.2013 | Александр Макаров

Вспоминая Никола Тесла: Однопроводная передача энергии

Фото: wikimedia.org

Среди изобретений Тесла, живущих сегодня, можно назвать изобретение многофазных двигателей, дуговые лампы, динамо-машины, трансформаторы, лампы накаливания, конденсаторы. Но особое пристрастие Никола Тесла питал к высокочастотным приложениям электричества. На основе высокочастотных токов и напряжений Тесла ранее Попова и, тем более, ранее Маркони осуществил передачу радиосигналов без проводов. Кстати, на основании его опытов и патентных заявок последнему отказали в регистрации патента на аппарат для передачи радиосигналов в США.

Среди изобретений Тесла, живущих сегодня, можно назвать изобретение многофазных двигателей, дуговые лампы, динамо-машины, трансформаторы, лампы накаливания, конденсаторы. Но особое пристрастие Никола Тесла питал к высокочастотным приложениям электричества. На основе высокочастотных токов и напряжений Тесла ранее Попова и, тем более, ранее Маркони осуществил передачу радиосигналов без проводов. Кстати, на основании его опытов и патентных заявок последнему отказали в регистрации патента на аппарат для передачи радиосигналов в США.

В 1919 году Тесла провел опыты по передачи электроэнергии по одному проводу. В отличие от передачи постоянного тока от генератора до потребителя по двум проводам – прямому и обратному, или трехфазного переменного тока по трём проводам, в его методе используется только один. Причем для мощностей в десятки и даже сотни мегаватт (для сравнения, средняя величина установленной мощности крупной электростанции в России и составляет сотни мегаватт) понадобится медный проводок толщиной не более одного миллиметра. Он должен быть надежно изолирован, например, как кабель для квартирной телевизионной антенны. Такое возможно только потому, что используется высокая частота электрического поля – десятки или сотни килогерц, а также на передающую катушку трансформатора подается высокое – десятки киловольт -  напряжение. Благодаря высокому напряжению в проводнике практически не течет ток, а это означает, что в нём нет и омических потерь на нагрев проводника.

Сторонник подходов Теслы к обустройству электрической системы страны наиболее оптимальными техническими устройствами, директор Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства академик Дмитрий Стребков отмечает, что потери при таком способе передаче электроэнергии на любые расстояния (тысячи и даже десятки тысяч километров) составят не более одного процента. «Фактически однопроводная передача электроэнергии это есть сверхпроводимость, только гораздо дешевле, уже отработанная технология и не требует использования криогенных температур», - говорит Стребков.

Однако начинаниям Николы Теслы в области однопроводной и беспроводной передачи электроэнергии на большие расстояния для снабжения потребителей не суждено было сбыться. Промышленник Джон Пирпонт Морган, который в период интенсивной работы над этими идеями финансировал деятельность изобретателя, узнав, что тот собираетсяосчастливить массового потребителя дешевым способом подачи электроэнергии, а не стремился развивать технологии электрического освещения (видимо, для его заводов), разорвал контракт.Вынужденный зарабатывать на хлеб насущный Тесла оставил эту работу.

В настоящее время в крупных городских агломерациях резко встала проблема дефицита электроэнергии, особенно в центрах городов, где невозможно строить большие электростанции. Требуется вводить по высоковольтным линиям электропередач большие мощности. А, как известно, ЛЭП требуют отчуждения больших участков земли, которая весьма дорога в городах. Кроме того, эти гигантские сооружения чрезвычайно затратны, а потери на передачу энергии по ним достигают порой десяти процентов. Кабельные линии также требуют больших расходов на прокладку, поскольку необходимо прокладывать крупные траншеи в связи с большими размерами традиционных кабелей. Кроме того, пропускная способность у них ограничена в большей степени, нежели у ЛЭП, а потери ещё выше. К тому же, при внезапном повреждении или порче кабеля нахождение поврежденного места и его устранение влетают эксплуатирующим организациям в копеечку.

Для решения этой проблемы в связи с успехами в освоении высокотемпературной сверхпроводимости был предложен вариант использования для этих целей сверхпроводящего кабеля. Известно, что при температуре минус 196 градусов Цельсия у некоторых керамическихматериалов возникает так называемое явление сверхпроводимости, когда джоулевы потери электроэнергии при движении тока в проводнике практически равны нулю. Кроме того, сверхпроводники, а сейчас это длинные тонкие стальные ленты с нанесенными на них микроскопическими слоями сверхпроводника и других составов, позволяют пропускать большие токи и напряжения, т.е. большие мощности – до десятков мегаватт в одном крупном кабеле. Однако сам сверхпроводник необходимо на всей его длине беспрерывно охлаждать до температуры жидкого азота, в противном случае он перейдет в несверхпроводящее состояние и перегорит, оставив потребителей без электроэнергии. Затраты на поддержание заморозки в кабеле могут превышать потери в обычном кабеле равной мощности. При этом стоимость сверхпроводящего кабеля является поистине гигантской и цена одного километра такого кабеля может превышать стоимость одного километра строительства МКАД во времена руководства столицей мэром Лужковым. Ну и, надо отметить, в мире еще не научились выпускать сверхпроводники подходящей длины, высокого качества и с низкой ценой, а также не решили до конца технические проблемы охлаждения.

Между тем в ведущих странах Запада на развитие сверхпроводниковых программ тратятся баснословные деньги в десятки миллионов долларов ежегодно. Даже в России в последние годы это направление науки было поддержано государством, и в эти программы каждый год вливается более одного миллиарда рублей. При этом не было своевременно учтено, когда начали реализовывать ещё в РАО «ЕЭС России» при А.Чубайсе, программу по сверхпроводниковому кабелю, что имеются и другие способы решения этой проблемы передачи больших мощностей на большие расстояния с малыми потерями и при гораздо меньших капитальных и эксплуатационных затратах. В том числе была упущена из внимания и перспективная, реализованная не только на лабораторных образцах, а и действующая на многих ответственных объектах, в том числе и в нефтегазовой отрасли, технология однопроводной передачи энергии напряжением высокой частоты, идею которого впервые сформулировал Никола Тесла.

Выходит, что современные российские «морганы» от электроэнергетики второй раз пытаются похоронить замечательную идею, которая принесла бы нашему сетевому хозяйству большую выгоду и экономию, что, в конце концов, может благоприятно сказаться и на уменьшении тарифов на электроэнергию для простых российских граждан. Правильно ли это?

КОНТЕКСТ

Новости net.finam.ru