211service.com
Et mere robust gitter til Manhattan
Superkølede, superledende strømkabler har længe haft potentialet til at levere strøm effektivt, da de ikke giver nogen modstandstab. Nu bliver de undersøgt som en måde at tilføje redundans i de trange kvarterer på Manhattans lokale elnet, hvilket potentielt beskytter mod naturlige forstyrrelser og terrorangreb.
Kolde kabler: Et tværsnit af American Superconductors højtemperatur-superlederkabel viser flydende kølevæske, der bevæger sig gennem kernen i blåt, omgivet af et net af strømførende ledninger. Sådanne kabler kan bære 150 gange den elektriske strøm af kobbertråde af samme størrelse uden strømtab på grund af modstand. Disse kabler er kernen i et nyt projekt designet til at gøre Manhattans elnet mere modstandsdygtigt over for fejl og angreb.
I en by giver superledende kabler en fordel: de er langt mere kompakte end kobbertråde. Og noget af den nødvendige overspændingsbeskyttelse kan indbygges direkte i kablerne – en bedrift, der ikke er mulig med kobberledninger – hvilket reducerer behovet for omfangsrige mekaniske afbrydere i bystationer.
For at udvikle konceptet US Department of Homeland Security og New Yorks største værktøj, Konsolideret Edison (Con Ed), annoncerede i sidste uge, at de ville investere 39 millioner dollars i løbet af de næste tre år for at forbinde to understationer på ukendte lokationer på Manhattan, så hver enkelt kan tage over for den anden i tilfælde af, at den ene brænder ud. Indsatsen vil bruge teknologi fra Amerikansk superleder , i Devens, MA, som laver såkaldte højtemperatur superledende kabler (høj temperatur betyder, at de kan fungere ved 90 grader kelvin) og tilhørende styresystemer.
Det er ikke et vidundermiddel for ethvert systemproblem, men det ville give os mere pålidelighed og fleksibilitet og deling af aktiver, siger Steve Kurtz, projektingeniør hos Con Ed, et værktøj, hvis netfejl blev tydelige sidste sommer, da en strømafbrydelse formørkede dele af Queens for 10 dage. Det ville gøre nettet mere modstandsdygtigt.
Multimedier
Se en animation af et mere sikkert elnet i New York City.
En del af elnettets mangel i New York City - som i mange andre dele af landet - er manglen på internetlignende krydsforbindelser, hvilket ville tilføje pålidelighed. Nettets endepunkter er understationer, der typisk betjener titusindvis af kunder hver. Et enkelt lynnedslag eller et vildfarent egern kan brænde en transformerstation ud og efterlade titusindvis af mennesker i mørke, indtil forsyningen kan få transformerstationen online igen.
Løsningen er at tilføje krydsforbindelser mellem transformerstationer, så andre hurtigt kan træde til for at levere strøm. Sådan redundans kan også vise sig nyttig under et terrorangreb. Men hvis en by tilføjer forbindelser, skal den også tilføje mere udstyr for at forhindre fejl i at forplante sig gennem disse nye forbindelser. Det lyder ret godt, så hvorfor gør de det ikke? spørger Greg Yurek, administrerende direktør for American Superconductor. Svaret er, at der ikke er nok fast ejendom under gaderne på Manhattan.
For at være sikker er alt dette muligt ved hjælp af gennemprøvede kobbertråde og mekanisk udstyr. Men på steder som Manhattan er der ikke plads under jorden til alt det ekstra kobberkabel – som skal have noget luftrum til at sprede varmen – og ingen plads i trange understationer i midtbyen til nye afbrydere.
Superledende kabler er en tiendedel af størrelsen af kobbertråde. Hvad mere er, kan de håndtere overspændingsbeskyttelse i selve kablet uden at kræve nye sæt voluminøse afbrydere. Superledende materialer, som er baseret på en fleksibel keramik kaldet yttrium barium kobberoxid, kan tåle en vis effektbelastning. Ved hvert punkt op til dette maksimum fører de strøm med nul tab. Men i det øjeblik maksimumet overskrides, bliver superlederne meget modstandsdygtige og stopper udbredelsen af overspændinger. Afhængigt af antallet af ledninger, du sætter i, kan du føre mere strøm uden tab, og du kan designe kablet i forhold til at have den rigtige mængde modstand i tilfælde af strømstød, siger Alexis Malozemoff , teknologichef hos American Superconductor.
Selvfølgelig, hvis det superledende kabel bliver resistivt, kan det brænde op, så noget hardware er nødvendigt for at forhindre sådan skade. Virksomheden siger, at uspecificerede tilknyttede kontrolsystemer vil håndtere dette problem effektivt. Nødvendigheden er opfindelsens moder, siger Yurek. Du kan sætte [fejlbeskyttelse] i kablet med en anden proprietær teknologi, som han siger er mere pladseffektiv.
Hvor fornuftigt dette end måtte være, bliver det ikke nemt. Det vil tage mere end et år bare at samle alle stykkerne i laboratorier. Du skal designe det, derefter bygge det, derefter udvikle testprotokoller, derefter [udføre] fulde prototypetest, derefter analysere dataene og derefter udvikle en designspecifikation til installation, siger Kurtz. Håbet er, at konceptet vil være bevist i august 2008. Faktisk byggeri vil ikke ske før 2010.
Højtemperatur-superledere blev født for to årtier siden. American Superconductor fandt en måde at kommercialisere materialet ved at lave en fleksibel version af keramikken og rykke temperaturkravene op til mere overskuelige 90 grader kelvin. Denne temperatur kan opretholdes pålideligt ved hjælp af flydende nitrogen til afkøling.
Mens superledende kabler - inklusive nogle transmissionslinjer i Columbus, OH, Albany, NY og Long Island - langsomt gør fremskridt, markerer Manhattan-projektet en ny milepæl, siger Yurek. Con Ed beslutter sig for, at de er villige til at sætte disse superledere i deres gitter. Det er mildest talt et pokkers valideringspunkt.