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超导输电在日本将进入实用化阶段

时间:2022-01-13 10:47来源:日经中文网 作者:日经中文网

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      输电损耗几乎为零的“超导输电”在日本将进入实用化阶段。日本JR系研究机构开发出成本大幅降低的全球最长级别输电线路,铁道企业已经开始探讨采用。中国和欧洲也在进行同样的研究。如果能减少输电损耗、提高能源利用效率,将有助于应对全球变暖。

    

      输电损耗主要是电线电阻使电能转化成热能而引起。如果对输电电线进行冷却使其处于超导状态,由于电阻几乎为零,就可以使损耗接近于零。

    

      但这样存在成本问题。要达到超导状态,以往需要冷却到摄氏零下269度,如今开发出在零下196度也能实现超导的材料,使得冷却剂可以从昂贵的液氦改换成每公斤数百日元的液氮,后者价格不到前者的十分之一。由于在超导输电线路中占到相当一部分的冷却成本大幅下降,因此接近了实用化。

    

   

      JR系的铁道综合技术研究所开发出以覆盖输电电线的形式让液氮流动,从而高效冷却电线的技术。已在宫崎县布设世界上最长级别的实用水平的输电线路,开始实证试验。将按铁路运输所需的1500伏电压,使数百安培的电流通过。输电电线的部分制造工作委托给了三井金属工程公司。

 

      与普通输电方式相比,尽管冷却成本很高,但铁道综合技术研究所指出“只要能把一根输电电线的距离提高到1公里以上,就可利用现有设备,使输电损耗减少带来的好处大于花费的成本”。据说已有多家铁道企业有兴趣采用。如果得以采用,将成为世界上首次把超导输电实用化。

   

      超导输电还有望应用到风力发电等可再生能源领域。并有可能推广到电力企业和通信企业等。

   

      超导输电的电压不容易下降,因此还有一个好处,就是可以减少用于维持电压的变电站。在城市地区每隔3公里就要设置一个变电站,每个变电站每年需要约2000万日元的维护费用。

 

      铁道综合技术研究所还致力开发更长的超导输电路线,如果实现,将进一步提高成本竞争力。

 

       根据日本能源经济研究所的统计,日本国内存在约4%的输电损耗。日本全国铁道企业用于电车行驶的电力每年约170亿千瓦时。简单计算的话,4%的输电损耗就是7亿度千瓦时,相当日本普通家庭约16万户的用电量。

    

        输电损耗也是世界各国面临的课题。印度的输电损耗占到总电力的17%。中国国有输电企业国家电网2021年11月在上海市设置了1.2公里的超导输电线路。德国则是在经济与气候保护部的主导下,2020年秋开始“超级链”工程,在慕尼黑市的地下铺设12公里的超导输电线路。

   

      昭和电线控股开展用于超导输电的电线业务等,日本在材料方面具有优势。JR东海的磁悬浮中央新干线也在使用超导,可以让铁道综合技术研究的技术基础得以施展。

    

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