З ростом споживаних потужностей усе гострішою стає проблема передачі енергії. Джерела енергії і її споживачів часто розділені величезними відстанями. Як краще передавати енергію?

Сьогодні електроенергія передається споживачам в основному за допомогою повітряних ліній передачі (ЛЕП). Для підвищення ефективності роботи таких ліній є єдиний шлях - подальший підйом напруги. Уже давно існують ЛЕП напругою 1 MB і вище, коефіцієнт корисної дії таких ліній близький до 95%.

Повітряні лінії найдешевші , але з ними зв'язані безліч проблем. У них б'ють блискавки, вони заважають будівництву, транспорту, радіозв'язку, псують ландшафт, шкодять фауні і людині. Можна, звичайно, передавати енергію по підземних кабелях, але і тут виникає чимало складностей. Приходиться прокладати кілька паралельних віток кабелю, охолоджувати струмонесучі жили кабелю газом, олією чи водою. Кабельна лінія передачі приблизно в 10...15 разів дорожче повітряної при однаковій провідній здатності. І в повітряній, і в кабельній лінії приблизно десята частина енергії губиться при нагріванні струмопровідних жил.

Звичайно ж, дуже заманливим для рішення цієї проблеми є явище надпровідності. Провідник без опору ідеально підходить саме для цієї мети. Перші кроки в цьому напрямку були зроблені ще в 60-х роках. Уже тоді американець Р. Мак-фи підрахував, що по надпровідному кабелю товщиною в руку можна пропускати всю пікову потужність, що виробляється електростанціями США.

Ідея створення надпровідних кабелів зміцнювалася в гострій науковій боротьбі. Необхідно було вирішити, чи буде застосування надпровідників економічно конкурентно здатним в якому-небудь інтервалі напруг. Виконаний ще радянськими інженерами техніко-економічний аналіз показав, що при великій потужності надпровідний кабель є в 2..3 рази дешевшим звичайного, а втрати енергії в ньому скорочені приблизно в 25 разів. Сам по собі надпровідний матеріал набагато дорожчий міді, однак струмонесуча жила виявляється дешевшою. Причина ясна: адже по проводу площею перетину 1 мм² можна пропускати не 1...2 А, а 10 кА.

Тут треба відзначити, що в кабелях змінного струму деяка частина енергії все-таки губиться. Справа в тому, що при протіканні змінного струму у надпровідному кабелі з'являється електричний опір. Обумовлено це явище впливом змінного електричного поля на неспарені електрони в надпровіднику. Протягом одного півперіоду струму їхня швидкість наростає від нуля до максимуму і знову падає до нуля, a потім струм змінює напрямок на протилежний, і усе повторюється знову.

Таким чином, струм що йде по надпровіднику витрачає свою енергію на коливальні рухи електронів. Виникаючий опір, хоча він і малий в порівнянні з опором металу в нормальному стані, усе-таки приводить до виділення тепла, і кабель треба охолоджувати.

Основні труднощі, що виникають при прокладанні надпровідного кабелю - тепловий захист надпровідника. Охоронити кабель від великого припливу тепла ззовні можна за допомогою вакуумної ізоляції. Кабель має вид багатошарової труби і, по суті, являє собою кріостат. Поперечний переріз такого кабелю схематично показано на рисунку 14.

Рис .14

 Внутрішня труба діаметром близько 70 мм, покрита шаром надпровідного матеріалу товщиною близько 0,3 мм, заповнена рідким гелієм, який женуть по ній насоси. В якості надпровідника може бути використаний, наприклад, сплав ніобію, титана і цирконію. Між першою і другою трубами вакуумна ізоляція, між другою і третьою протікає рідкий азот, між третьою і четвертою (зовнішньою) знову вакуумна ізоляція.

Незважаючи на простоту конструкції, монтаж такої лінії пов’язаний із значними труднощами.

Треба забезпечити герметичність кабелю, навчитися збирати його з окремих коротких відрізків, розробити рефрижератори, компенсатори деформацій і інше устаткування. "Холодні" лінії повинні витримувати перевантаження й аварійні режими, тому важливо удосконалювати і стабілізацію ліній.