211service.com
Ett mer robust rutnät för Manhattan
Superkylda, supraledande kraftkablar har länge haft potentialen att leverera kraft effektivt, eftersom de inte ger några motståndsförluster. Nu undersöks de som ett sätt att lägga till redundans i de trånga kvarteren på Manhattans lokala elnät, vilket potentiellt skyddar mot naturliga störningar och terroristattacker.
Kalla kablar: Ett tvärsnitt av American Superconductors högtemperatursupraledarekabel visar flytande kylvätska som rör sig genom kärnan i blått, omgiven av en väv av strömförande ledningar. Sådana kablar kan bära 150 gånger den elektriska strömmen av koppartrådar av samma storlek, utan strömförluster på grund av motstånd. Dessa kablar är kärnan i ett nytt projekt utformat för att göra Manhattans elnät mer motståndskraftigt mot fel och attacker.
I en stad erbjuder supraledande kablar en fördel: de är mycket mer kompakta än koppartrådar. Och en del av det erforderliga överspänningsskyddet kan konstrueras direkt i kablarna – en bedrift som inte är möjlig med koppartrådar – vilket minskar behovet av skrymmande mekaniska strömbrytare i stadstransformatorstationer.
För att utveckla konceptet U.S.A. Department of Homeland Security och New Yorks största verktyg, Konsoliderat Edison (Con Ed), meddelade förra veckan att de skulle investera 39 miljoner dollar under de kommande tre åren för att ansluta två transformatorstationer på hemliga platser på Manhattan, så att var och en kan ta över åt den andra i händelse av att en brinner ut. Insatsen kommer att använda teknik från Amerikansk supraledare , i Devens, MA, som tillverkar så kallade supraledande kablar för hög temperatur (hög temperatur innebär att de kan arbeta vid 90 grader kelvin) och tillhörande styrsystem.
Det är inte ett universalmedel för alla systemproblem, men det skulle ge oss mer tillförlitlighet och flexibilitet och tillgångsdelning, säger Steve Kurtz, projektingenjör på Con Ed, ett verktyg vars nätbrister blev uppenbara förra sommaren när ett strömavbrott förmörkade delar av Queens för 10 dagar. Det skulle göra nätet mer motståndskraftigt.
Multimedia
Se en animation av ett säkrare elnät i New York City.
En del av elnätets brist i New York City – som i många andra delar av landet – är bristen på internetliknande korsanslutningar, vilket skulle öka tillförlitligheten. Nätverkets slutpunkter är transformatorstationer som vanligtvis betjänar tiotusentals kunder vardera. Ett enda blixtnedslag eller vilseledande ekorre kan bränna ut en transformatorstation och lämna tiotusentals människor i mörker tills verket kan få transformatorstationen online igen.
Lösningen är att lägga till korskopplingar mellan transformatorstationer så att andra snabbt kan kliva in för att leverera ström. Sådan redundans kan också visa sig vara användbar under en terroristattack. Men om en stad lägger till anslutningar måste den också lägga till mer utrustning för att förhindra att fel sprids genom dessa nya anslutningar. Det låter ganska bra, så varför gör de det inte? frågar Greg Yurek, vd för American Superconductor. Svaret är att det inte finns tillräckligt med fastigheter under Manhattans gator.
För att vara säker är allt detta möjligt med beprövade koppartrådar och mekanisk utrustning. Men på platser som Manhattan finns det inget utrymme under marken för all extra kopparkabel – som måste få lite luftutrymme för att avleda värme – och inget utrymme i trånga transformatorstationer i mitten av staden för nya brytare.
Supraledande kablar är en tiondel av storleken på koppartrådar. Dessutom kan de hantera överspänningsskydd i själva kabeln utan att behöva nya uppsättningar skrymmande brytare. Supraledande material, som är baserade på en flexibel keramik som kallas yttriumbariumkopparoxid, tål en viss effektbelastning. Vid varje punkt upp till det maxvärdet, bär de ström med noll förlust. Men i det ögonblick som maximivärdet överskrids blir supraledarna mycket resistiva och stoppar utbredningen av överspänningar. Beroende på antalet ledningar du lägger i kan du bära mer ström utan förluster, och du kan designa kabeln så att den har rätt mängd motstånd vid strömstötar, säger Alexis Malozemoff , teknisk chef på American Superconductor.
Naturligtvis, om den supraledande kabeln blir resistiv, kan den brinna upp, så det behövs en del hårdvara för att förhindra sådan skada. Företaget säger att ospecificerade tillhörande kontrollsystem kommer att hantera detta problem effektivt. Nödvändigheten är uppfinningarnas moder, säger Yurek. Du kan sätta [felskydd] i kabeln, med någon annan proprietär teknologi, som han säger är mer utrymmeseffektiv.
Hur förnuftigt detta än kan vara, kommer det inte att vara enkelt. Det kommer att ta mer än ett år bara att sätta ihop alla bitar i laboratorier. Du måste designa den, sedan bygga den, sedan utveckla testprotokoll, sedan [göra] fullständiga prototyptester, sedan analysera data och sedan utveckla en designspecifikation för installation, säger Kurtz. Förhoppningen är att konceptet ska vara bevisat i augusti 2008. Det faktiska bygget kommer inte att ske förrän 2010.
Högtemperatursupraledare föddes för två decennier sedan. American Superconductor hittade ett sätt att kommersialisera materialet genom att göra en flexibel version av keramiken och höja temperaturkraven till en mer hanterbar 90 grader kelvin. Den temperaturen kan tillförlitligt upprätthållas med flytande kväve för kylning.
Medan supraledande kablar – inklusive några transmissionsledningar i Columbus, OH, Albany, NY och Long Island – sakta gör framsteg, markerar Manhattan-projektet en ny milstolpe, säger Yurek. Con Ed bestämmer sig för att de är villiga att lägga dessa supraledare i deras rutnät. Det är en jävla valideringspunkt, minst sagt.