Süper İletken HTS Kablolar Temiz Elektriğin Her Birimini Değerli Kılıyor
İngiltere'nin net sıfır hedefine ulaşma çabası, yalnızca rüzgâr türbinleri ve güneş enerjisi santralleriyle başarıya ulaşamaz. Asıl darboğaz, bu temiz elektriği uzak alanlardan ve açık deniz platformlarından ihtiyaç duyan evlere, şehirlere ve endüstrilere ulaştırmaktır.
Ancak, Cambridge Üniversitesi araştırmacıları tarafından ortaklaşa hazırlanan bir rapor, durumu değiştirebilecek bir teknolojiyi öne çıkarıyor: Yüksek sıcaklık süper iletken (HTS) kablolar.
İngiltere, açık deniz rüzgâr enerjisi alanında dünya lideridir. Ancak, Kuzey Denizi'nden Midlands ve güneye elektrik iletirken yol boyunca çok fazla kayıp yaşamamak, giderek büyüyen bir teknolojik ve politik zorluktur.
Ultra yüksek güç yoğunluğu ve sıfıra yakın kayıpları ile HTS kabloları bir çözüm olabilir. Bu kablolar, havai iletim hatlarına ihtiyaç duymadan, yeraltında büyük miktarda elektriği sessiz ve verimli bir şekilde taşıyabilir.
Fizik Enstitüsü (IOP) tarafından hazırlanan raporun ortak yazarı olan Cambridge Mühendislik Bölümü'nden Profesör Tim Coombs, “Süperiletken iletimin asıl cazibesi, enerji israfı veya çevreye zarar vermeden daha uzun mesafelerde daha fazla elektrik taşıyabilmemizi sağlamasıdır” dedi.
Direklere asılan geleneksel alüminyum kablolar, ürettikleri elektriğin %5 ila %10'unu ısı olarak kaybeder. Birleşik Krallık için bu, yılda 25 terawatt saate karşılık gelir (yıllık yaklaşık 3,75 milyar sterlin değerinde bir enerji).
Sıvı azotla soğutulan HTS kabloların elektrik direnci yoktur. Yüzlerce kilometre uzakta üretilen elektriği israf etmeden iletebilir ve şu anda büyük bir maliyet olan bu enerjiyi büyük bir tasarrufa dönüştürebilir.
Ek olarak, tek bir gömülü HTS kablosu, birden fazla alüminyum veya bakır havai veya yer altı hattı ile aynı miktarda güç taşıyabilir. Arazinin kısıtlı olduğu kentsel alanlarda, bu yoğunluk büyük bir fark yaratır: Çok daha az hendek veya elektrik direği sırası gerekir. Kablolar gömülebileceğinden, kırsal alan üzerindeki görsel etki minimum düzeydedir.
Tüketiciler için bu, yenilenebilir enerjiye bağlanırken manzarayı da korumak anlamına gelir. Endüstri ve hükümet için ise, farklı enerji kaynakları devreye girerken şebekeyi tehdit eden darboğazları ortadan kaldırmak anlamına gelir.
Coombs, “Şebeke darboğazları bazen operatörleri üretimi kısıtlamaya zorlayarak temiz enerjiyi israf ediyor. HTS kabloları, yenilenebilir enerjiyi tam olarak ihtiyaç duyulan yere taşımak için düşük kayıplı ‘süper otoyollar’ görevi görebilir. Ayrıca, uzun yeni iletim hatlarına ihtiyaç duymadan, büyük güneş enerjisi santrallerinin üretimini doğrudan şebekeye beslemek için de kullanılabilir. HTS, temiz elektriğin her birimini değerli kılar, fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltır ve maliyetli yeni elektrik santrallerine olan ihtiyacı azaltır" diyor.
HTS kablolarının ilk yatırım maliyetleri alüminyum hatlara göre daha yüksek olsa da, enerji kayıplarının azalması, şebekenin güvenilirliğinin artması ve yeni fosil yakıtlı üretimden kaçınılmasıyla elde edilen tasarruflar, zamanla bu masrafları fazlasıyla telafi eder.
Coombs ve meslektaşları, süperiletkenlik teorisini uygulanabilir mühendislik tasarımlarına dönüştürme konusunda uzmanlaşmıştır. Kusursuz HTS bantlarının üretimi, iyileştirilmiş kriyojenik soğutma sistemleri üzerinde çalışmış ve HTS'yi mevcut yüksek gerilim alternatif ve doğru akım (HVAC ve HVDC) şebekelerine entegre etmek için yeni yöntemler geliştirmişlerdir.
Coombs, “Cambridge araştırmaları her zaman temel keşifleri pratik uygulamalarla birleştirmiştir. Süperiletkenlikte bu, laboratuvar tezgahından ülkenin enerjisini gerçekten taşıyabilecek sistemlere geçmek anlamına gelir” diyor.
Diğer ülkeler halihazırda HTS teknolojisini büyük ölçekte sergiliyor: Almanya (AmpaCity), ABD, Japonya ve Çin'deki projeler, süperiletken kabloların canlı şebeke ortamlarında güvenilir bir şekilde çalışabileceğini göstermiştir.
Ulaşım ve ısınmanın elektrifikasyonu nedeniyle elektrik talebinin keskin bir şekilde artması beklenirken, Birleşik Krallık, araştırma prototiplerinden önemli saha denemelerine hızla geçmezse geride kalma riskiyle karşı karşıya.
IOP raporu, Birleşik Krallık'ta büyük çaplı demonstrasyon projelerine, yani gerçek şebeke taleplerini karşılayabilecek gömülü bir HTS iletim bağlantısına ihtiyaç olduğunu vurguluyor. Böyle bir deneme, performans ve güvenilirliği kanıtlamakla kalmayacak, aynı zamanda bu yeni gelişen endüstri için standartlar belirlemeye ve tedarik zincirleri oluşturmaya da yardımcı olacaktır.
Coombs, “Bu, ulusal bir öncelik olarak ele alınmalıdır” diyor. “İngiliz topraklarında yapılacak bir saha denemesi, bizi önümüzdeki yarım yüzyıl boyunca küresel olarak büyüyecek bir teknolojinin ön saflarına yerleştirecektir. Bunun faydaları sadece çevresel değil, aynı zamanda endüstriyel ve stratejik de olup, İngiltere'nin umut vaat eden prototipler ile tam ölçekli uygulamalar arasındaki boşluğu doldurmasına yardımcı olacaktır.”
Birleşik Krallık, HTS iletim teknolojisini başarıyla geliştirirse, Avrupa Süper Şebekesi ve Asya yenilenebilir enerji ağları gibi uluslararası projelere bileşen ve uzmanlık sağlama fırsatları olabilir.
İngiltere'de üretilen süperiletken kablolar, arıza akımı sınırlayıcılar ve ilgili kriyojenik sistemler, yurtdışında niş pazarlar bulabilir ve yüksek değerli işleri ve İngiltere'nin üretim tabanını destekleyebilir.
Ülkeler yenilenebilir enerjiyi genişletip karbon emisyonlarını azaltmaya çalışırken, verimli, düşük kayıplı iletim talebinin artması bekleniyor. HTS teknolojisi, önümüzdeki on yıllarda çözümler ve potansiyel yeni pazarlar sunabilir.
Hükümet için HTS, ek üretim kapasitesi ihtiyacını azaltarak iklim hedeflerine daha uygun maliyetli bir şekilde ulaşmanın bir yolunu temsil ediyor. Elektrik tedarik sektörü için ise artan talep karşısında daha fazla verimlilik ve dayanıklılık vaat ediyor. Halk için ise manzarayı korurken faturaları ve karbon salımını azaltmak anlamına geliyor.
Coombs, “Süperiletken iletim, fütüristik bir hayal değil, günümüzün zorluklarına pratik bir çözümdür” dedi. “Şimdi yatırım yaparak, enerji güvenliğini sağlayabilir, maliyetleri düşürebilir ve Birleşik Krallık'ın dünyanın yakında ihtiyaç duyacağı bir teknolojide lider olmasını sağlayabiliriz.”
Tim Coombs, Cambridge'deki Magdalene College'ın üyesidir.
