MIT校友开办的初创公司VEIR尝试用超导输电线路改造电网
一家初创公司开发出了一种创新型输电线路，在使用相同基础设施的情况下，其输送功率可达传统线路的十倍。这项技术可以克服监管和社区障碍，从而彻底改变能源传输方式，尤其是在美国和欧洲等地区，因为在这些地区，扩大电网容量对于可再生能源项目和整体电网恢复能力至关重要。
VEIR 公司由麻省理工学院校友蒂姆-海德尔（Tim Heidel）创立，该公司开发的技术可以在与传统线路相同的占地面积内长距离输送更多电力。
这家初创公司在马萨诸塞州沃本市推出了一条开创性的输电线路，在不增加基础设施的情况下，输电功率可达传统线路的十倍。这一发展有望缓解电网容量的扩大，这对支持可再生能源和增强电网的弹性至关重要。
去年，在马萨诸塞州沃本市，一条电力线被架设在 100 英尺长的土地上。路人并不会对这一装置感到有趣：电线由标准的电线杆支撑，我们中的大多数人都曾无数次开车经过这些电线杆。事实上，这种熟悉的景象正是该技术前景的关键部分。
在占地面积和电压水平基本相同的情况下，这些输电线路的输电能力是传统输电线路的五到十倍。这将是帮助它们克服监管障碍和社区反对的关键，这些障碍和反对使得全球大部分地区几乎无法提高输电能力，尤其是在美国和欧洲，因为在这些地区，新的配电系统在向可再生能源转变和电网恢复能力方面发挥着至关重要的作用。
Tim Heidel 说："我们可以在更低的电压下部署更高的功率级别。"图片来源：VEIR 提供
这些线路是初创公司VEIR多年工作的成果，该公司由Tim Heidel '05、MEng '06、SM '09、PhD '10共同创立。它们利用超导电缆和专有的冷却系统，使最初的传输能力达到 400 兆瓦，在未来的版本中，传输能力将达到几千兆瓦。
Heidel说："我们可以在低得多的电压下部署高得多的功率，因此我们可以部署同样大的功率，但占地面积和视觉影响却小得多，因此可以克服很多公众反对以及选址和许可方面的障碍。"
VEIR 的解决方案正值1 万多个处于不同开发阶段的可再生能源项目申请接入美国电网之际。白宫表示，美国必须将现有的区域输电能力提高一倍以上，才能实现 2035 年的去碳化目标。
这一切都源于数据中心和人工智能的日益普及，以及从乘用车到家庭供暖系统的电气化，导致电力需求激增。
VEIR 的核心创新是冷却系统，它采用氮气被动冷却。图片来源：VEIR 提供
尽管存在这些趋势，但建设大功率输电线路依然困难重重。建设大功率输电基础设施可能需要十年甚至更长的时间，有不少项目因为遭到太多反对或过于复杂而不得不放弃。
VEIR已经建立了包括公用事业公司、数据中心运营商、工业公司和可再生能源开发商在内的意向客户渠道。VEIR 的目标是在 2026 年完成其首个大功率商业规模试点项目。
在麻省理工学院的十多年里，Heidel 从学习电气工程的基础知识到研究电网和电力行业。他在麻省理工学院电气工程与计算机科学系获得了学士、硕士和博士学位，并在攻读博士学位期间获得了麻省理工学院技术与政策项目的硕士学位。博士毕业后，Heidel被任命为麻省理工学院未来电网研究的研究主任，该研究已于 2011 年完成。
离开麻省理工学院后，Heidel先后在能源部的能源高级研究计划局（ARPA-E）和比尔-盖茨的突破能源风险投资公司（BEV）工作，并在那里继续研究传输技术。
Heidel说："过去二十年来发表的几乎所有脱碳方案和研究都得出结论，要实现温室气体的大幅减排，我们必须将全球电网的规模扩大一倍或两倍。但是，当我们查看有关电网扩张速度、输电线路建设难易程度、新输电线路建设成本等数据时，几乎所有指标都朝着错误的方向发展。随着时间的推移，输电成本越来越高，建设时间越来越长。我们迫切需要找到新的解决方案。"
与用钢和铝制成的传统输电线路不同，VEIR 的输电线路充分利用了高温超导带和其他材料数十年来的发展成果。其中一些进展是由核聚变行业推动的，该行业将超导材料纳入了他们的一些核反应堆设计中。
但 VEIR 的核心创新是冷却系统。15 年多前，VEIR 联合创始人兼顾问史蒂夫-阿什沃斯（Steve Ashworth）在洛斯阿拉莫斯国家实验室提出了冷却系统的粗略构想，这是能源部资助的一个大型研究项目的一部分。项目结束后，这个想法基本上被遗忘了。
Heidel和突破能源风险投资公司（Breakthrough Energy Ventures）的其他人在 2019 年研究传输时意识到了这一创新。如今，VEIR 的系统使用氮气进行被动冷却，氮气通过真空绝缘管道环绕超导电缆。一些输电塔上也使用了热交换装置。
为输送如此大功率而设计的输电线路通常比 VEIR 的设计大得多，而其他缩小大功率线路占地面积的尝试也仅限于地下短距离。高功率需要高电压，高电压需要高塔和宽阔的通行权，而这些高塔和宽阔的通行权是极不受欢迎的。
VEIR 的第一条交流架空产品线的输电能力最高可达 400 兆瓦，电压最高可达 69 千伏，公司计划在未来扩展到更高电压和更大功率的产品，包括直流（DC）线路。
VEIR 将向安装输电线路的公司销售设备，主要集中在美国市场。从长远来看，Heidel 认为需要尽快采用 VEIR 的技术，以满足全球不断增长的电力需求和新的可再生能源项目。
编译自/ScitechDaily
