بزرگراه های ابررسانا: حرکت انرژی، مردم و محموله با سرعت 400 مایل در ساعت
مفهوم جدید مزایای اقتصادی، زیست‌محیطی را برای ترانزیت، انتقال انرژی و ذخیره‌سازی نسل بعدی ارائه می‌کند.
محققان یک سیستم ابررسانا مقرون به صرفه را پیشنهاد کرده‌اند که انتقال نیروی الکتریکی و حمل‌ونقل را با استفاده از زیرساخت بزرگراه‌های موجود یکپارچه می‌کند. این مفهوم می‌تواند سفرهای پرسرعت را امکان‌پذیر کند و روشی برای ذخیره و انتقال انرژی پاک فراهم کند و مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی بلندمدت قابل‌توجهی را ارائه دهد.
برای مدت طولانی، وعده ابررسانایی برای انتقال نیروی الکتریکی و حمل و نقل به دلیل هزینه های بالا متوقف شده است. اکنون محققان دانشگاه هوستون (UH) و آلمان راهی برای کاهش هزینه و تغییر بخش ترانزیت و حمل و نقل انرژی با استفاده از ابررساناها برای جابجایی افراد، محموله و انرژی در امتداد زیرساخت‌های بزرگراهی نشان داده‌اند.
سیستم ترکیبی نه تنها هزینه عملیات هر سیستم را کاهش می دهد، بلکه راهی برای ذخیره و انتقال هیدروژن مایع، یک منبع مهم انرژی پاک در آینده، فراهم می کند. هیدروژن مایع برای خنک کردن راهنمای ابررسانا در حین ذخیره و حمل و نقل استفاده می شود و نیاز به یک سیستم خط لوله تخصصی جداگانه که قادر به خنک کردن سوخت تا دمای 20 درجه کلوین یا منفی 424 فارنهایت است را کاهش می دهد .
مفهومی که در مقاله ای که در 24 آوریل 2023 در ژورنال APL Energy منتشر شده است، آینده ای را نشان می دهد که در آن سفر هوایی و حمل و نقل سنتی بار می تواند منسوخ شود و با یک “ابر سیستم” جایگزین شود که به وسایل نقلیه شخصی و تجاری اجازه می دهد تا در سرعتی تا 400 مایل در ساعت دارد – شاید حتی دو برابر این سرعت.
یک ماشین مدل معلق که روی مدل راهنمای ابررسانا در آزمایشگاه رن در دانشگاه هیوستون زوم می کند. اعتبار: دانشگاه هیوستون
ژیفنگ رن، مدیر مرکز تگزاس برای ابررسانایی در UH ، که این مفهوم را ارائه کرده و نویسنده مسئول مقاله است، گفت: «من آن را یک فناوری در حال تغییر جهان می نامم. ابررسانایی چنین وعده‌ای برای انتقال نیروی الکتریکی بدون اتلاف نیرو، نیرو دادن به قطارهای فوق‌العاده معلق مغناطیسی و ذخیره انرژی داشته است. اما از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبوده است، به همین دلیل است که هنوز در مقیاس بزرگ اتفاق نیفتاده است.»
عصر مدرن تحقیقات ابررسانایی در سال 1987 آغاز شد، زمانی که تیمی به رهبری فیزیکدان UH، پل چو، ترکیبی را کشف کردند که به عنوان یک ابررسانا در دمای بالاتر از نقطه جوش نیتروژن مایع عمل می کرد. از آن زمان، پروژه‌های نمایشی ثابت کرده‌اند که می‌توان از ابررساناها برای تغذیه قطارهای معلق مغناطیسی و انتقال نیروی الکتریکی بدون اتلاف انرژی و کاهش ضایعات استفاده کرد.
رن، که همچنین استاد فیزیک MD اندرسون است، گفت که جزئیات فنی هنوز حل نشده است. “اما منحنی یادگیری نباید تند باشد زیرا ما در طول 40 سال گذشته یا بیشتر چیزهای زیادی یاد گرفته ایم.”
تامین مالی چالش دیگری خواهد بود. و در حالی که این مقاله اثبات مفهوم شامل یک تحلیل اقتصادی نمی‌شود، او گفت که ترکیب سیستم‌های ترانزیت و انرژی و استفاده از جاده‌های موجود هزینه را در مقایسه با هر سیستم فردی کاهش می‌دهد. او گفت که این، همراه با مزایای بالقوه اقتصادی و زیست محیطی بلندمدت پروژه، از هزینه های اولیه بیشتر خواهد بود.
قطارهای معلق مغناطیسی به طور سنتی بر روی یک ریل مغناطیسی کار می کنند که ابررساناهایی در زیرشاخه قطار تعبیه شده است. این مفهوم با تعبیه ابررساناها در زیرساخت های موجود بزرگراه و افزودن آهنربا به زیرساخت های وسایل نقلیه که از خنک کردن ابررساناها در هر وسیله نقلیه جلوگیری می کند، تغییر می کند. در عوض، هیدروژن مایع ابررساناها را در حین حرکت در سراسر سیستم خنک می‌کند، با نیتروژن مایع و یک لایه خلاء که برای عایق‌کاری حرارتی هیدروژن مایع استفاده می‌شود.
محققان مدلی ساختند تا جنبه فنی کلیدی این مفهوم را نشان دهند – معلق کردن یک آهنربا در بالای یک راهنمای ابررسانا. از نیتروژن مایع برای خنک کردن ابررساناها در مدل استفاده شد. رن گفت مدل های آینده از هیدروژن استفاده خواهند کرد.
ژیفنگ رن، محقق دانشگاه هیوستون، در مورد مفهوم بزرگراه تعبیه شده در ابررسانا با همکارش Shaowei Song بحث می کند. تیم او با استفاده از یک مدل اثبات مفهوم را نشان داده است. اعتبار: دانشگاه هیوستون
وسایل نقلیه با زیرشاخه های مغناطیسی – قطارها، کامیون های باری، حتی وسایل نقلیه شخصی – وارد راهنمای ابررسانا می شوند، معلق می شوند و با سرعت بالا حرکت می کنند تا به مقصد برسند. پس از خروج از راهنما، وسایل نقلیه با استفاده از موتورهای سنتی الکتریکی یا احتراق داخلی به سفر خود ادامه می‌دهند.
رن گفت که مردم می توانند با آسودگی خاطر خود سفر کنند و در عین حال از مزایای صرفه جویی در زمان قطارهای پرسرعت و سفرهای هوایی لذت ببرند. به جای سرعت 75 مایل در ساعت، می توانید تنها در چند ساعت با سرعت 400 مایل در ساعت از هیوستون به لس آنجلس یا هیوستون به نیویورک بروید.
او گفت که مصرف سوخت یا برق به طور چشمگیری کاهش می یابد در حالی که خودرو یا کامیون در مسیر هدایت ابررسانا قرار می گیرد و هم هزینه و هم اثر محیطی را کاهش می دهد.
همه این مزایا با هم، به نظر من می‌تواند دنیا را تغییر دهد.»
مرجع: «سیستم بزرگراه چند منظوره که شام
دیدگاهتان را بنویسید