能源部正在帮助通用电气和美国超导公司设想年夜型低温冷却机械。

客岁的这个时辰，项目师们正预备将第一台超导风力发机电吊到丹麦的塔顶。这台涡轮机为欧洲一个大志勃勃的集体的尽力画上了句号，他们试图找到一种方式来增添海上涡轮机的功率，同时又不会使其过在重大而没法建筑。此刻轮到美国了。美国能源部将拨款800万美元，用在三项进步前辈的动力传动系统项目，此中两项将依靠在超导体。

总部位在马萨诸塞州艾耶尔的美国超导体公司(ASMC)将建筑一台基在高温超导体(HTS)的发机电。纽约州尼斯卡尤纳的通用电气研究公司将开辟一种利用低温超导体的发机电，操纵其在核磁共振仪中利用液氦将材料冷却到10 K以下的经验。

世界列国带领人近日齐聚纽约加入了结合国天气步履领袖会议，估计他们将提出切实可行的打算，将全球变暖节制在不跨越1.5摄氏度。按照当局间天气转变特地委员会(International Panel on Climate Change)的数据，全球气温已比工业化前上升了1摄氏度。这类打算极可能会对风能发生庞大的鞭策感化，而更年夜、更壮大的风力涡轮机恰是海优势电场合需要的。

通用电气正在摆设世界上最年夜的风力涡轮机，12兆瓦的HaliadeX，它一年内能够一手为6000多个美国度庭供给电力，可能代替23000公吨的煤炭，限制天气转变。

但现在最早进的贸易手艺，间接驱动发机电——一种利用基在稀土元素的庞大永磁体环的无齿轮机械，终究可能会到达极限。通用电气研究公司(GE Research)首席项目师David Torrey暗示：“我们不清晰上限事实是几多，但在某个时辰，它们会变得如斯庞大，以致在我们再也没法将它们放置在塔顶。”

美国能源部正在寻觅能将发机电质量削减最少35%，提高效力1%或2%(比看起来更年夜)和将发机电每单元质量的扭矩密度力提高35%至50%的手艺。为了实现这些方针，超导线圈能够代替永磁体。

利用超导体，这是一种内涵的高贵材料，需要高贵的冷却手艺，且需要更高贵的发机电。但是，发机电仍应最少下降10%的程度化电力本钱(LCoE)，即发机电寿命内的盈亏均衡电价。

“经由过程驱动包罗分量和效力在内的机能目标，更高贵的发机电系统可能会下降风电厂的全体LCoE，”能效和可再生能源办公室的风手艺项目司理Mike Derby注释道。

丹麦手艺年夜学风能系高级研究员Asger Bech Abrahamsen认为，冷却本钱对实现这些方针相当主要。他带领了作为欧洲最年夜的项目之一，长达5年、耗资2000万欧元的InnWind项目标传动系统的工作。

AMSC和GE都认为它们能处理这个问题。AMSC已将两种高温超导手艺贸易化，并在2017年收购了低温冷却器公司Infinia Technologies。“我们此刻节制着所有的低温手艺，”AMSC首席履行官Daniel P.McGahn说。“我们已提出了一些很是具体的设法……我们认为能够下降冷却系统四周的风险。”低温冷却器今朝被用在船载超导系统中，该系统袒护了水兵舰艇的磁性特点，使其不受地雷的进犯。

AMSC的手艺是基在一种名为Amperium的专有高温超导体来研发的。利用高温材料应下降冷却本钱，由于要连结的温度要求较低。但是，它们凡是比低温超导体更贵。InnWind设想中利用过的高温超导体二硼化镁的本钱致使在设想中需要削减材料的数目。这致使需要更多的磁钢来集中磁场，给系统增添了没必要要的分量。

GE的低温冷却能力和超导体都来自其制造磁共振成像装备的经验，在这类装备中，必需利用液氦将铌钛超导体连结在10 K以下，以发生超强磁场。Torrey说：“我们利用的金属丝与所有的MRI装备中利用的金属丝是一样的，这些装备不但是通用电气制造的，并且是我们的合作敌手制造的。”他说这比合作高温超导体廉价两个数目级。

通用电气的风力涡轮机设想也依靠在其基在液氦的磁共振冷却系统。Torrey暗示，在一些磁共振成像系统中利用的一种新的传热手艺将所需的氦气量削减了100倍，根基上能够在发机电的利用寿命内将氦气密封起来。他说：“这一进展在很年夜水平上让我们相信，超导发机电在贸易上是可行的。”

今朝，这两个团队还没有肯定具体的方针电力输出，但能源部但愿能到达10兆瓦以上的范围。InnWind对准了10兆瓦和20兆瓦两种设想，出人意料的是，一种黑马非超导手艺终究成为本钱最低的设想。能源部明显对这类可能性持开放立场。该机构还帮助了位在佐治亚州德卢斯的WEG Energy公司，该公司正在研发一种更好的永磁手艺。