Что происходит, когда промышленность требует невозможного? Сверхпроводники вступают в игру

Трансформация энергетики – это не просто смена топлива, это перепроектирование систем, которые поддерживают экономический рост и национальную энергетическую безопасность.

Спрос на электроэнергию резко растет, что обусловлено электрификацией конечных потребителей и растущим спросом со стороны центров обработки данных и искусственного интеллекта. В то же время в энергосистемы интегрируется растущая доля возобновляемых источников энергии, однако инфраструктура, передающая эту энергию, по-прежнему несет потери.

Любая неэффективность сетей, двигателей, систем охлаждения и промышленных процессов влечет за собой затраты в виде капитала, выбросов и устойчивости. Постепенных улучшений уже недостаточно для достижения необходимых темпов трансформации.

Вот почему технологии, которые когда-то казались «непрактичными» или ограничивались исследовательскими лабораториями, быстро становятся все более популярными. Сверхпроводники, когда-то ассоциировавшиеся с нишевыми приложениями, сегодня становятся важнейшим фактором создания более эффективных, отказоустойчивых и высокопроизводительных систем. Радикально сокращая потери энергии и открывая огромные преимущества в плотности мощности, эффективности и дизайне систем, они обладают потенциалом для укрепления энергетической безопасности, повышения эффективности системы и ускорения сокращения выбросов в электрических сетях, промышленности и цифровой инфраструктуре.

Сверхпроводники — это «материалы с нулевым электрическое сопротивление ниже определенной температуры». электрический ток может течь через них бесконечно без потерь энергии и тепла.

Растущая группа стартапов занимается разработкой сверхпроводящих проводов, систем и материалов, в то время как корпорации, международные организации и правительственные программы усиливают поддержку этого сектора.

Почему нас это должно волновать и как корпоративный сектор может принять более активное участие? Вот три причины, почему это важно для декарбонизации наших экономик:

Как подчеркивает Международное энергетическое агентство (МЭА), каждый процент предотвращенных потерь при передаче электроэнергии приводит к сокращению миллионов тонн выбросов CO₂ ежегодно. Для крупных коммунальных предприятий и сетевых операторов это означает меньшее количество генерирующих станций, меньшее потребление топлива и более низкие долгосрочные затраты на инфраструктуру и техническое обслуживание.

Сверхпроводники могут передавать примерно в 100 раз больше энергии, чем медные кабели той же толщины, что позволяет создавать более компактные и эффективные кабели, передающие возобновляемую энергию в города и сообщества, которые они обслуживают. Они также позволяют использовать меньшие по размеру и более легкие двигатели и генераторы для транспортного сектора.

Для сектора возобновляемых источников энергии это решающий шаг, который поможет ветровой и солнечной энергетике – которые обычно характеризуются склонностью к пиковым нагрузкам и географически распределенными потоками энергии – передавать гигаватты на большие расстояния с минимальными потерями, тем самым сглаживая изменчивость.

С точки зрения системного уровня, МЭА Электрические сети и безопасный энергетический переход В докладе подчеркивается, что сети должны расти примерно на 20% быстрее в течение следующего десятилетия, чтобы достичь нулевого уровня выбросов. Сверхпроводимость потенциально может способствовать снижению затрат в среднесрочной и долгосрочной перспективе.

Сверхпроводники являются основой для термоядерного синтеза, водорода и использования энергии сверхвысокой плотности в современной экономике искусственного интеллекта:

В UpLink, инновационном двигателе Всемирного экономического форума на ранней стадии, мы стремимся объединить экосистемы, которые необходимо масштабировать для прорывных решений. Создавая коалиции дальновидных корпоративных лидеров, чтобы продемонстрировать спрос частного сектора на сверхпроводниковые решения, наряду с поставщиками капитала и посредниками в области ввода-вывода и правительства, мы можем помочь этим технологиям сыграть огромную роль в стремлении к будущему с нулевым уровнем выбросов.

Кто является движущей силой корпоративного спроса и продвижения сверхпроводников? Есть несколько компаний, которые действительно могут стимулировать развитие событий, в частности технологические компании, которые вкладывают значительные средства в центры обработки данных и получат выгоду от сверхпроводящих кабелей: Microsoft, Google, Meta, AWS и т. д.

Электроэнергетические компании и операторы сетей также будут сосредоточены на интеграции высокотемпературных сверхпроводящих кабелей и модернизации сетей, что, как мы надеемся, может стать стимулом для революции в возобновляемой энергетике. Другие отрасли, которые внимательно следят за этим пространством, включают порты, аэропорты, водородную, сталелитейную, здравоохранение и растущую термоядерную промышленность, каждый из которых будет искать повышение эффективности, которое могут обеспечить сверхпроводники.

Вот три стартапа и масштабирования, которые привлекают внимание в этой сфере со стороны государственного, корпоративного и инвестиционного секторов:

Поскольку несколько ведущих академических институтов, таких как Массачусетский технологический институт, Университет Хьюстона, Оксфорд, ETH Цюрих и другие, выводят исследования сверхпроводников на новый уровень, теперь дело за корпоративным руководством, государственным финансированием, частным капиталом и осведомленностью общественности, чтобы помочь гарантировать, что эти материалы будут использоваться, чтобы помочь компенсировать дальнейшее сокращение прогнозируемых выбросов в течение следующих 10 лет. В качестве недавнего события в ЦЕРН Подчеркивается, что для того, чтобы сверхпроводники прошли переломный момент своего развития и реализовали свой полный социальный потенциал, потребуются скоординированные действия и ускоренное сотрудничество между всеми заинтересованными сторонами.

Корпоративные лидеры призваны сыграть решающую роль в переходе от обещаний к внедрению сверхпроводников. Это начинается с выражения четкого спроса путем присоединения к предконкурентным консорциумам, которые определяют будущие пути развития сверхпроводящих систем. Это означает совместное финансирование пилотных проектов и демонстраций в условиях ограниченного пространства или дорогостоящих объектов, таких как городские сети и кампусы центров обработки данных, где повышение эффективности имеет наибольшее значение. Это также требует готовности разделить риск посредством небольших, но стратегических венчурных или корпоративных инвестиций в стартапы, разрабатывающие сверхпроводящие технологии.

Наконец, прогресс зависит от согласования экосистем, объединения инновационных фондов, поставщиков капитала, коммунальных предприятий, стартапов и промышленных предприятий для построения устойчивых цепочек поставок по мере развития технологии. Вопрос уже не в том, работают ли сверхпроводники, а в том, готова ли промышленность возглавить и превратить техническую готовность в скоординированные действия.