“超導(dǎo)輸電”的關(guān)鍵——輸電電纜的技術(shù)開發(fā)已基本結(jié)束。輸電的電力損耗將會(huì)伴隨超導(dǎo)輸電的運(yùn)用而銳減。商用運(yùn)行將在5年內(nèi)啟動(dòng)。作為節(jié)能的撒手锏,這項(xiàng)技術(shù)還將在跨越國(guó)境的遠(yuǎn)程電力協(xié)調(diào)中發(fā)揮作用。
研究始于20多年前的“超導(dǎo)輸電”終于進(jìn)入了實(shí)用化的最終階段。
所謂超導(dǎo)是指特定金屬或化合物冷卻到超低溫時(shí),電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。而超導(dǎo)電纜則是把利用這項(xiàng)技術(shù)制造的線材收納在保溫管中制成的電纜。保溫管內(nèi)通入液氮等制冷劑,維持超導(dǎo)所需低溫狀態(tài),這種輸電方式的電力損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般的銅線。
日本2011年度總發(fā)電量為8574億千瓦時(shí),其中,從發(fā)電站輸往家庭途中的損耗約5%,相當(dāng)于6座100萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組1年的發(fā)電量,有數(shù)據(jù)表明,電線電阻造成的損耗大約占到一半。正因?yàn)槿绱,人們才?duì)零電阻超導(dǎo)電纜充滿了期待。
“超導(dǎo)”驅(qū)動(dòng)列車
位于東京都國(guó)分寺市的鐵道綜合技術(shù)研究所俗稱“鐵道綜研”。在研究所內(nèi)鋪設(shè)的實(shí)驗(yàn)軌道上,跑著貨真價(jià)實(shí)的列車。軌道的旁邊,設(shè)置著長(zhǎng)約31m的黑色電纜。這就是用于輸電的超導(dǎo)電纜。
鐵道綜研開發(fā)的超導(dǎo)電纜支持直流輸電,使用稀有金屬鉍制成的超導(dǎo)材料線材封裝在約10cm粗的管中。工作時(shí),-196度的液氮在內(nèi)部循環(huán),對(duì)線材進(jìn)行冷卻,使電阻歸零。
因?yàn)槌瑢?dǎo)輸電需要讓液氮循環(huán),所以一般采用的是平行設(shè)置往返兩條電纜的方式。但考慮到遠(yuǎn)程使用和設(shè)置的自由度,鐵道綜研采用多層構(gòu)造的保溫管,設(shè)計(jì)出了可讓液氮在一根保溫管中往返的構(gòu)造。
鐵道綜研研究開發(fā)推進(jìn)室擔(dān)當(dāng)部長(zhǎng)兼超導(dǎo)應(yīng)用研究室長(zhǎng)富田優(yōu)博士說(shuō):“不只是削減輸電損耗,超導(dǎo)電纜對(duì)于有效利用再生能源也效果明顯!
在列車停車時(shí),馬達(dá)發(fā)揮發(fā)電機(jī)的作用,把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能回收,這就是再生能源。
今后,再生能源將能夠通過(guò)電線傳輸給其他的列車,F(xiàn)在,由于輸電線的電阻大,再生能源只能供應(yīng)給附近的列車。而使用超導(dǎo)電纜的話,在原理上,列車無(wú)論身在何處,都可以互通電能。富田博士推算,“如果是鐵路,節(jié)能效果將達(dá)到5%”。