在鐵道綜研內(nèi)的實驗線路上公開實施的使用超導電纜的輸電試驗。
超導指的是將特定金屬及化合物冷卻至超低溫狀態(tài)時電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。超導電纜將利用該技術(shù)制造的線材收納于隔熱管等中制成。
通過在管內(nèi)流動液體氮等制冷劑維持超導狀態(tài)，與使用普通銅線等的電纜相比，可大幅減少輸電時的電力損失。自1986年開發(fā)出可在較高溫度下達到超導狀態(tài)的“高溫超導體”以來，全球各國一直在推進研發(fā)的超導輸電終于即將成為現(xiàn)實。
申請了多項超導相關(guān)專利
鐵道綜研開發(fā)的超導電纜用于直流輸電，將高溫超導線材封入粗約10厘米的管中。零下196度的液體氮在其內(nèi)部循環(huán)進行冷卻，使電阻降為零。
在進行超導輸電的情況下，為了使液體氮循環(huán)起來，一般會平行設(shè)置2條往返電纜，或者將管道制成環(huán)狀。不過，鐵道綜研從長距離用途及設(shè)置自由度考慮，進行了改進，采用多層結(jié)構(gòu)管，使液體氮能夠在1根管中來回流動。
并且，還設(shè)想在鐵路上使用液體氮冷卻及循環(huán)系統(tǒng)，開發(fā)出了充分考慮到安全性的自主技術(shù)。鐵道綜研目前正在申請多項專利。
鐵道綜研研究開發(fā)推進室負責部長兼超導應用研究室室長富田優(yōu)博士說：“超導電纜不僅可削減輸電損失，在有效利用再生能量方面也非常有效。”
在停止電氣列車時，將馬達用作發(fā)電機，把動能作為電力予以回收，這就是再生能量。
能量再生系統(tǒng)已完成實用化，可以將其產(chǎn)生的能量通過電線供應給其他電氣列車。但現(xiàn)有系統(tǒng)輸電線電阻較大，電力只能供應給附近的電氣列車。
不過，如果采用超導電纜，就原理而言，無論電氣列車位于何處，都能相互融通電力。整體電力削減效果有望達到5％左右。而且，通過實現(xiàn)向車輛供電的高效化及平均化，還有望削減及集中現(xiàn)在需每幾公里設(shè)置一處的變電站。
此次使用31米電纜進行了行駛試驗，將對獲取的數(shù)據(jù)進行驗證，并計劃秋季以后使用310米電纜實施更具實踐性的實證實驗。富田博士充滿信心地表示：“我們還設(shè)想鋪設(shè)于實際的鐵路網(wǎng)上，在實用化方面將取得突破性進展。”預計完成實用化還需要5年左右的時間。
鐵道綜研率領(lǐng)超導技術(shù)開發(fā)團隊的富田博士。顯示器上實時顯示用于冷卻的液體氮的溫度等。
用于連接超導電纜和接觸網(wǎng)的單元
日本廠商占據(jù)優(yōu)勢
超導輸電實用化已準備就緒，因此對于在超導電纜及線材開發(fā)領(lǐng)域引領(lǐng)全球的日本企業(yè)而言，也產(chǎn)生了巨大商機。
高溫超導體分為多個種類，例如，在使用稀有金屬鉍的超導體領(lǐng)域，住友電氣工業(yè)公司處于領(lǐng)先地位。另外，古河電氣工業(yè)公司和藤倉公司等日本其他電線廠商目前正在開發(fā)使用稀土釔的電纜。
在量產(chǎn)化和加長化技術(shù)領(lǐng)域，鉍類超導體處于領(lǐng)先地位，但據(jù)稱用銀量較少的釔類超導體在最終成本方面比較占優(yōu)勢。
富田說：“我們目前正在與日本多家廠商進行協(xié)商。由于特性各有不同，因此將根據(jù)場所及用途探討使用哪種線材適合。”
易于實現(xiàn)“超導化”的鐵路網(wǎng)
超導輸電通過與直流輸電網(wǎng)相結(jié)合，將發(fā)揮其真正的價值。富田說：“如果采用交流輸電，在原理上電阻不會為零。”
交流超導電纜的結(jié)構(gòu)是在1根管中設(shè)置3根芯線。線材會相互影響，產(chǎn)生名為“交流損失”的電力損失。另一方面，直流則不會產(chǎn)生像交流一樣的損失。而且，僅需1根芯線的直流電纜可比交流電纜更細，冷卻成本較低，這也是其特點所在。
用于家庭等的現(xiàn)有供電網(wǎng)以交流供電為主。直流供電的缺點在于，連接時需要電力轉(zhuǎn)換設(shè)備。
目前，鐵路領(lǐng)域率先實現(xiàn)了直流化。據(jù)稱在日本全國現(xiàn)有鐵路線路（日本旅客鐵道公司及民間鐵道）電化區(qū)段中，約7成路線已經(jīng)實現(xiàn)直流化，新建路線也基本采用直流系統(tǒng)。
如果能夠在安全性極為重要的鐵路領(lǐng)域確?？煽啃?，那么超導輸電的未來將充滿希望。可為節(jié)能做貢獻的超導輸電需求今后將在全球范圍內(nèi)增大。超導輸電網(wǎng)也有可能成為日本遲遲不見進展的基礎(chǔ)設(shè)施出口的起爆劑。除了基本技術(shù)，在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先的日本企業(yè)還應該積極確立鋪設(shè)和運用手法、取得相關(guān)專利等。（《日經(jīng)商務周刊》記者：森岡大地）【日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng)】
