Language
Country/Area
No result found
المستقبل المذهل للمحركات الفائقة التوصيل: كيف ستحدث ثورة في عالم الطاقة لدينا؟
مع استمرار زيادة الطلب العالمي على الطاقة المتجددة، أصبحت المحركات الفائقة التوصيل نجمًا صاعدًا في تكنولوجيا الطاقة بفضل كفاءتها وأدائها المتميزين. يعتمد نظام المحرك هذا على خصائص مقاومة المواد الفائقة التوصيل، مما يمنحه مزايا تشغيلية مميزة مقارنة بالمحركات التقليدية. ستستكشف هذه المقالة تاريخ التطور والاتجاهات الحالية والتغييرات المستقبلية المحتملة للمحركات الفائقة الموصلية.
المبادئ الأساسية للمحركات الفائقة التوصيل
المحرك الفائق التوصيل هو نظام كهربائي يعتمد على عنصر أو أكثر من العناصر الفائقة التوصيل. بسبب خصائص المقاومة الصفرية للمواد الفائقة التوصيل من حيث مقاومة التيار المستمر، فإن المحركات الفائقة التوصيل تظهر كفاءة أعلى بشكل عام. أحد أهم المعايير هي قدرتها على توليد مجالات مغناطيسية عالية للغاية، وهو أمر غير ممكن باستخدام المحركات التقليدية. تؤدي هذه الميزة إلى تقليل حجم المحرك بشكل كبير، مما يعني تحسين كثافة الطاقة بشكل كبير.
مراجعة التاريخ
في عام 1831، اخترع مايكل فاراداي المحرك أحادي القطب، والذي كان بمثابة بداية تاريخ المحركات الكهربائية. في عام 2005، حصلت شركة جنرال أتوميكس على عقد لتطوير محرك أحادي القطب فائق التوصيل كبير الحجم ومنخفض السرعة لاستخدامه في دفع السفن.
تعتبر المولدات أحادية القطب الفائقة التوصيل بمثابة مصادر طاقة نبضية لأنظمة الأسلحة الليزرية. ومع ذلك، كانت المحركات متجانسة القطب في الماضي تشكل تحديًا بالنسبة لمعظم التطبيقات. في السنوات الأخيرة، جذبت المحركات الفائقة التوصيل المتزامنة ذات التيار المتردد والتي تستخدم الموصلات الفائقة عالية الحرارة اهتمام الصناعة تدريجيًا.
التركيز الحالي
في الوقت الحالي، يتركز الاهتمام في الآلات الفائقة التوصيل الخزفية المتزامنة ذات التيار المتردد على الآلات الكبيرة مثل المولدات المستخدمة في محطات الطاقة البحرية والمرافق العامة، والمحركات المستخدمة في دفع السفن. قامت شركة American Superconductor وشركة Northrop Grumman باستعراض محرك دفع السفن الفائق التوصيل المصنوع من السيراميك بقوة 36.5 ميجاواط، مما يوضح إمكانات المحركات الفائقة التوصيل.
لقد سمح ظهور المولدات الفائقة التوصيل بتقليل وزن وحجم المولدات بشكل كبير مقارنة بالمولدات المتزامنة ذات الدفع المباشر، وهو ما قد يؤثر على تكلفة توربين الرياح بالكامل.
مزايا وعيوب المحركات الفائقة التوصيل
مقارنة مع محركات الموصلات التقليدية
تتمتع المحركات الفائقة التوصيل عمومًا بالمزايا التالية مقارنة بالمحركات التقليدية:
<أول>ومع ذلك، فإنهم يواجهون أيضًا التحديات التالية:
<أول>الموصلات الفائقة ذات درجات الحرارة العالية والموصلات الفائقة ذات درجات الحرارة المنخفضة
تتمتع الموصلات الفائقة ذات درجات الحرارة العالية بموصلية فائقة عند درجات حرارة النيتروجين السائل المتوفرة بسهولة نسبيًا، وهو ما يعد أكثر فعالية من حيث التكلفة من الهيليوم السائل المستخدم بشكل شائع. ومع ذلك، فإن الموصلات الفائقة الخزفية أكثر هشاشة من الموصلات الفائقة المصنوعة من سبائك معدنية تقليدية مثل سبائك النيوبيوم والتيتانيوم، ولا يمكن تشكيلها في وصلات فائقة التوصيل باستخدام البراغي أو اللحام، مما قد يؤدي إلى زيادة تكاليف الإنتاج.
ومع ذلك، يمكن إخراج الموصلات الفائقة الخزفية من حالتها الفائقة التوصيل بسهولة أكبر تحت تأثير المجالات المغناطيسية النابضة، وهو ما قد يسبب مشاكل إذا حدثت تغييرات مفاجئة في الحمل أو العرض.مع نضوج تكنولوجيا المحركات الفائقة التوصيل، هل سنكون قادرين على رؤية استخدامها على نطاق واسع في الحياة اليومية في المستقبل القريب؟
