Исследователь UWM работает над заменой самого мощного парникового газа из всех

Чанёп Пак показывает индуктор в своей лаборатории. Это часть исследовательского проекта, над которым он и Технологический институт Джорджии работают над созданием высоковольтного выключателя, в котором используется гораздо более экологичная альтернатива газу, который в настоящее время используется в высоковольтном электрооборудовании. (Фото UWM/Трой Фокс)

Самый мощный парниковый газ в мире – о котором большинство людей никогда не слышало – становится тревожным фактором глобального потепления из-за растущего спроса на электроэнергию и старения энергетической инфраструктуры.

Газ, называемый гексафторидом серы (SF6), на протяжении десятилетий использовался в высоковольтном электрораспределительном оборудовании в качестве изолятора. Но утечка в атмосферу, которая происходила всегда, ускоряется по мере старения инфраструктуры.

Чанёп Пак, доцент кафедры электротехники UWM, работает с исследователями из Технологического института Джорджии над грантом Министерства энергетики США почти в 4 миллиона долларов на разработку и тестирование экологически нейтральной альтернативы. Четверть гранта финансирует роль Парка.

«Потенциал глобального потепления SF6 примерно в 24 000 раз выше, чем у углекислого газа (CO2), и он очень стабилен», — сказал он. «Попадая в атмосферу, он остается там буквально тысячи лет».

Здесь Пак излагает некоторые подробности этого исследования.

Сначала объясните, что делают высоковольтные выключатели. Зачем в них газ?

Электрические подстанции содержат систему высокого напряжения, которая доставляет электричество в наши дома. На этих подстанциях есть автоматические выключатели, которые мы называем распределительными устройствами, в которых в качестве изолятора используется элегаз.

Автоматические выключатели защищают электросеть, прерывая электрический ток при необходимости, чтобы электрические цепи и устройства не перегружались. Говоря об элегазе, мы говорим об автоматических выключателях на действительно большом уровне передачи. Автоматические выключатели в вашем доме не содержат элегаз, поскольку они имеют низкое напряжение и воздух может выполнять изолирующие функции.

Обычно SF6 содержится внутри металлической камеры или бутылки. Но нет ничего на 100% свободного от утечек. Незначительные количества вытекают со временем, точно так же, как давление в шинах снижается из-за утечки воздуха очень медленно.

Расскажите нам об альтернативе SF6, которую вы тестируете.

Это называется сверхкритическим CO2, и этого мы можем достичь, увеличивая давление и температуру CO2. Его уникальной особенностью является то, что он ведет себя как жидкость и газ одновременно.

Жидкости очень плотны по сравнению с газом. Вот почему вам трудно плавать, потому что жидкость такая плотная, верно? Высокая плотность обеспечивает надежную электрическую изоляцию. Но сверхкритическая жидкость также ведет себя как газ с низкой вязкостью. Таким образом, сверхкритические жидкости, сочетая оба этих преимущества, очень эффективны для охлаждения и изоляции. Вещество обеспечивает защиту, отводя тепло с одной стороны оборудования и передавая его на другую сторону. А его плавное поведение обеспечивает возможность быстрого перемещения.

Кроме того, поскольку сверхкритическая жидкость состоит из чистого CO2, теоретически она в 24 000 раз безопаснее для окружающей среды, чем SF6.

Почему сейчас подходящее время для перехода на новый изолятор для этого важного оборудования?

Большинство электростанций расположены возле морской воды или какого-либо водоема, который может помочь охладить станцию. Затем электроэнергию необходимо передать с электростанции и распределить туда, где живут люди. По мере того, как мы приобретаем и интегрируем больше экологически чистых источников в нашу энергетическую структуру, эти источники могут располагаться относительно близко к месту, где мы живем.

Таким образом, по мере того, как инфраструктура меняется и мы модернизируем стареющую сеть, мы можем перенастроить ее для использования сверхкритического CO2. Вам по-прежнему понадобится изолятор для растущего количества распределительных устройств.

А если все существующие элегазовые распределительные устройства будут заменены нашей технологией, это окажет огромное положительное влияние на окружающую среду.

Как бы вы создали сверхкритическую жидкость, которую предлагаете? И какова ваша роль в проекте?