東京都國(guó)分寺市的日本鐵道綜合技術(shù)研究所（鐵道綜研）在7月24日，進(jìn)行了全球首個(gè)用超導(dǎo)電纜的電氣列車(chē)開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)。
所謂的超導(dǎo)指的是將特定金屬及化合物冷卻至超低溫狀態(tài)時(shí)電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象。超導(dǎo)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(guò)在管內(nèi)流動(dòng)液體氮等制冷劑維持超導(dǎo)狀態(tài)，與使用普通銅線等的電纜相比，可大幅減少輸電時(shí)的電力損失。自1986年研發(fā)出可在較高溫度下達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)的"高溫超導(dǎo)體"以來(lái)，全球各國(guó)一直在研發(fā)的超導(dǎo)輸電終于即將成為現(xiàn)實(shí)。
在鐵道綜研內(nèi)的實(shí)驗(yàn)線路上公開(kāi)實(shí)施的使用超導(dǎo)電纜的輸電試驗(yàn)
申請(qǐng)了多項(xiàng)超導(dǎo)相關(guān)專(zhuān)利
鐵道綜研開(kāi)發(fā)的超導(dǎo)電纜用于直流輸電，將高溫超導(dǎo)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(jìn)行冷卻，使電阻降為零。在進(jìn)行超導(dǎo)輸電的情況下，為了使液體氮循環(huán)起來(lái)，一般會(huì)平行設(shè)置2條往返電纜，或者將管道制成環(huán)狀。不過(guò)，鐵道綜研從長(zhǎng)距離用途及設(shè)置自由度考慮，進(jìn)行了改進(jìn)，采用多層結(jié)構(gòu)管，使液體氮能夠在1根管中來(lái)回流動(dòng)。
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(kāi)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(qǐng)多項(xiàng)專(zhuān)利。
在停止電氣列車(chē)時(shí)，將馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)，把動(dòng)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(shí)用化，可以將其產(chǎn)生的能量通過(guò)電線供應(yīng)給其他電氣列車(chē)。但現(xiàn)有系統(tǒng)輸電線電阻較大，電力只能供應(yīng)給附近的電氣列車(chē)。不過(guò)，如果采用超導(dǎo)電纜，就原理而言，無(wú)論電氣列車(chē)位于何處，都能相互融通電力。整體電力削減效果有望達(dá)到5％左右。而且，通過(guò)實(shí)現(xiàn)向車(chē)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(jìn)行了行駛試驗(yàn)，將對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，并計(jì)劃秋季以后使用310米電纜實(shí)施更具實(shí)踐性的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。富田博士充滿信心地表示："我們還設(shè)想鋪設(shè)于實(shí)際的鐵路網(wǎng)上，在實(shí)用化方面將取得突破性進(jìn)展。"預(yù)計(jì)完成實(shí)用化還需要5年左右的時(shí)間。
用于連接超導(dǎo)電纜和接觸網(wǎng)的單元
日本廠商占據(jù)優(yōu)勢(shì)
超導(dǎo)輸電實(shí)用化已準(zhǔn)備就緒，因此對(duì)于在超導(dǎo)電纜及線材開(kāi)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(jī)。
高溫超導(dǎo)體分為多個(gè)種類(lèi)，例如，在使用稀有金屬鉍的超導(dǎo)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(cāng)公司等日本其他電線廠商目前正在開(kāi)發(fā)使用稀土釔的電纜。
在量產(chǎn)化和加長(zhǎng)化技術(shù)領(lǐng)域，鉍類(lèi)超導(dǎo)體處于領(lǐng)先地位，但據(jù)稱用銀量較少的釔類(lèi)超導(dǎo)體在最終成本方面比較占優(yōu)勢(shì)。
富田說(shuō)："我們目前正在與日本多家廠商進(jìn)行協(xié)商。由于特性各有不同，因此將根據(jù)場(chǎng)所及用途探討使用哪種線材適合"
易于實(shí)現(xiàn)"超導(dǎo)化"的鐵路網(wǎng)
超導(dǎo)輸電通過(guò)與直流輸電網(wǎng)相結(jié)合，將發(fā)揮其真正的價(jià)值。富田說(shuō)："如果采用交流輸電，在原理上電阻不會(huì)為零。"
交流超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)是在1根管中設(shè)置3根芯線。線材會(huì)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(huì)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(xì)，冷卻成本較低，這也是其特點(diǎn)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(diǎn)在于，連接時(shí)需要電力轉(zhuǎn)換設(shè)備。
目前，鐵路領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)了直流化。據(jù)稱在日本全國(guó)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(shí)現(xiàn)直流化，新建路線也基本采用直流系統(tǒng)。
假如能夠在安全性第一的鐵路上確�？煽啃�，那么超導(dǎo)輸電的未來(lái)將一片光明。可為環(huán)保做貢獻(xiàn)的超導(dǎo)輸電需求今后將在全球范圍內(nèi)推廣。超導(dǎo)輸電網(wǎng)也有希望成為日本許久不見(jiàn)進(jìn)展的基礎(chǔ)設(shè)施出口的突破口。