9 اکتبر 2024-انرژی همجوشی-© SUBRA
شرکت دانمارکی فن‌آوری عمیق SUBRA با راه‌حل جدید ابررسانا با دمای بالا برای تولید انرژی همجوشی پایدار، بر چالش‌های کلیدی برای ابررساناهای مورد استفاده در سیستم‌های همجوشی غلبه کرده است.
برای دستیابی به اهداف خالص آب و هوای صفر اروپا و تضمین تامین انرژی پایدار، تغییر در تولید برق مورد نیاز است. این شامل کربن زدایی سیستم انرژی و کاهش قابل توجه وابستگی به سوخت های فسیلی است. در حالی که انرژی باد و خورشید نقش مهمی دارند، اما به تنهایی کافی نیستند. انرژی همجوشی به عنوان یک به اصطلاح بار پایه امیدوارکننده ظاهر می شود و پتانسیل جایگزینی سوخت های فسیلی و ارائه یک منبع انرژی ثابت و پیوسته را ارائه می دهد. با این حال، تحقق این پتانسیل مستلزم پیشرفت در فناوری ابررسانا و مقیاس گذاری شدید ظرفیت تولید است – چالشی که SUBRA آن را بر عهده گرفته است.
انرژی همجوشی به عنوان یک منبع انرژی مدت‌هاست که جام مقدس در جامعه علمی بوده است، با برق تولید شده از طریق گرمایش حاصل از واکنش‌های همجوشی هسته‌ای که دی اکسید کربن یا انتشارات مضر تولید نمی‌کند، و آن را به یک راه‌حل واقعا سبز برای تولید انرژی پایدار تبدیل می‌کند. در حالی که گفته می شود انرژی همجوشی همیشه 30 سال دیگر باقی مانده است، چشم انداز تغییر کرده است. پیشرفت‌های عمده فناوری اخیر، پیشرفت در این زمینه را به میزان زیادی تسریع کرده است، که عمدتاً توسط نوآوری‌های مواد در حال تغییر بازی هدایت می‌شود. سرمایه‌گذاری‌های خصوصی ابزاری در بیش از 40 شرکت انرژی همجوشی، با بررسی چندین رویکرد نوآورانه مختلف برای همجوشی، مسابقه را برای ساختن راکتورهای نمایشگر کوچک و مقرون‌به‌صرفه در سه تا پنج سال آینده آغاز کرده است.
در اروپا، تأسیس اخیر انجمن همجوشی اروپا (EFA) گامی مهم به سوی ایجاد یک اکوسیستم انرژی همجوشی صنعتی قوی، تسریع نوآوری سریع، و گسترش زنجیره تامین قوی اروپایی برای شرکت‌های تولید انرژی همجوشی جهانی است.
یکی از پیشگامان توسعه فناوری فیوژن و یکی از بنیان‌گذاران EFA، شرکت دانمارکی فناوری عمیق SUBRA است که برگرفته از دانشگاه فنی دانمارک است. این شرکت که در سال 2014 تأسیس شد، بیش از 15 سال تحقیق را برای توسعه ابررساناهای با دمای بالا (HTS) ضروری برای فناوری همجوشی تجاری به کار گرفته است. این ابررساناها جزء حیاتی در ساخت آهنرباهای الکترومغناطیس قدرتمند مورد نیاز برای محدود کردن پلاسمای همجوشی در دماهای بسیار بالا در راکتورهای همجوشی توکاماک یا ستاره‌ای هستند.
علیرغم اهمیت آنها، ابررساناهای فعلی با چالش هایی مانند تلفات انرژی ناشی از میدان های مغناطیسی پالسی، استحکام حرارتی و مقیاس بندی تولید کم هزینه مواجه هستند. برای غلبه بر این مشکلات، SUBRA نوع جدیدی از نوار ابررسانا رشته‌ای تولید شده در مقیاس بزرگ را روانه بازار کرده است. اینها به طور خاص برای تولید حجم آهنرباهای همجوشی با استفاده از فرآیندهای قرقره به قرقره کم هزینه طراحی شده اند. رویکرد مقیاس بزرگ SUBRA تولید مقرون به صرفه پوشش های ابررسانا سرامیکی با کارایی بالا را که به صورت نوارهای موازی روی یک نوار فلزی ساخته شده اند، امکان پذیر می کند. در حالی که پوشش ها تنها سه میکرو متر ضخامت و چند صد میکرو متر عرض دارند، می توانند جریانی 300 برابر سیم مسی معادل آن را حمل کنند. علاوه بر این، راه‌حل جدید SUBRA امکان بسته‌بندی مورد نیاز نوار را در تولید کیلومتری فراهم می‌کند تا از مزایای کامل رشته‌های ابررسانا بسیار باریک استفاده شود – جهشی در توسعه فناوری که منجر به افزایش عملکرد و دوام راکتورهای همجوشی می‌شود.
- تعریف: ابررسانا ماده ای است – به شکل نوار، سیم یا کابل – که هنگام سرد شدن، الکتریسیته را با مقاومت الکتریکی صفر هدایت می کند.
- راندمان: ابررساناها می توانند مقادیر زیادی نیروی الکتریکی را حمل کنند و 300 برابر بیشتر از مس.
- اتلاف انرژی: برخلاف رساناهای سنتی، ابررساناها اتلاف انرژی را تجربه نمی کنند هنگام انتقال جریان الکتریکی مستقیم
با نگاهی به آینده، SUBRA در حال توسعه یک کابل ابررسانای همراه جدید به نام SUBRACABLE است که برای انتقال نیرو طراحی شده است. Anders C Wulff، مدیر اجرایی SUBRA، می‌گوید: «این کابل نوآورانه همان ویژگی‌های عملی کابل مسی همراه سنتی را دارد، اما هندسه آن عملکردی را برای تغییر بازی با استفاده مقرون‌به‌صرفه از ابررساناها در انتقال امکان‌پذیر تا الان می‌سازد..»
طراحی فشرده SUBRACABLE به مواد بسیار کمتری نیاز دارد – 99٪ مس کمتر – در حالی که امکان انتقال برق با ولتاژ بالا را بدون نیاز به چندین ایستگاه ترانسفورماتور فراهم می کند. کابل های مسی سنتی به دلیل گرم شدن در حین حمل و نقل برق، تلفات انرژی قابل توجهی – تا 13٪ – متحمل می شوند. در مقابل، ابررساناها، حتی زمانی که خنک کننده مورد نیاز را در بر می گیرند، این تلفات را به حداقل می رسانند و می توانند تولید شوند.
در طول بیش از 10 کیلومتر به طور موثر مقرون به صرفه عمل می کند. این می تواند به شدت ردپای کربن انتقال نیرو در اتحادیه اروپا را کاهش دهد، جایی که تلفات انتقال در حال حاضر معادل بیش از 47 میلیون تن CO2 در سال است.
انتقال به آینده انرژی سبز نه تنها نیازمند تغییر در روش‌های تولید برق، بلکه بهبود در انتقال انرژی است. انرژی همجوشی با پشتیبانی از فناوری‌های پیشرفته ابررسانا، مسیری مناسب برای دستیابی به اهداف اقلیمی اروپا ارائه می‌کند. همانطور که شرکت‌هایی مانند SUBRA نوآوری می‌کنند و فناوری‌های خود را مقیاس‌بندی می‌کنند، پتانسیل یک سیستم انرژی پایدار و بدون انتشار کربن به طور فزاینده‌ای قابل دسترس می‌شود. این رویکرد یکپارچه می تواند راه را برای چشم انداز انرژی پاک تر و کارآمدتر در سال های آینده هموار کند.
