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システムデザイン学部 电気电子工学科
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超伝导で电気抵抗0の送电线ができる
电気抵抗が0になる利点
电気抵抗とは、电気の「流れにくさ」のことです。电気を铜线やアルミ线、ニクロム线などの金属の线に流すときは必ず発热します。これはジュール损失といってエネルギーが热となって消失する现象です。
では、电気抵抗が0だったらどうでしょう？ 电気抵抗が0になれば损失することなく电気が流れます。その电気抵抗が0になる物质を超伝导体と言います。エネルギー损失がなく电気が流れることは大きなメリットで、これは超伝导体にしかない特徴です。
4％の损失がもったいない
そもそも电気は発电所でつくられ、変电所を経由して送电线を通って送られてきます。できれば発电した电力量を消失させることなく送りたいわけですが、电気抵抗がある限りどうしても损失が生じます。実际、送电によるエネルギー损失だけで约4％は失われてしまいます。たった4％でも発电量全体からすると、かなり大きな损失です。电気を损失することなく送るには、送电ケーブルを超伝导化するしかありません。
2030年ぐらいに送电システムが変わる！？
超伝导化には冷却が不可欠です。以前は极低温（－269℃）まで冷やすために高価な液体ヘリウムが必要でした。超伝导化がなかなか実用化できない理由は冷却とコストの问题が大きく、実用化にはもっと高温で超伝导になる物质と、安価な冷却方法を见つける必要がありました。
この困难な问题も技术の进歩によって、现在はクリアされつつあります。1987年に高温超伝导体（酸化物超伝导体）が発见され、液体窒素による冷却方式で実用のめどが立ってきました。さらに窒素は、空気中に无尽蔵にあるものですから液体ヘリウムに比べ低コストでの调达が可能です。
日本では2030年ぐらいに现在の电力ケーブルが老朽化します。その时期に超伝导ケーブルに替えようという具体的な计画があり、すでに実用试験に入っています。超伝导送电システムの実现まで、あと少しのところまで来ているのです。
21世紀のキーテクノロジー 「超伝導」
リニアは超伝导でなければできない
电気抵抗が0になることで热损失がなく电流を流すことができる利点をもつ超伝导体には、いろいろな応用が考えられます。なかでも输送の分野とエネルギーの分野は、私たちの生活の利便性を飞跃的に向上させる可能性があります。
輸送分野での応用例として代表的なのは、超伝導リニアです。超伝導リニアは車両に搭載された超伝導磁石と地上コイルの間にできる磁力によって、車両を10 センチほど浮かせ走行します。車輪とレールのような物理的な接触がないため、高速化が可能です。しかし、車体のような大きなものを浮かせるには、強力な磁場を形成する必要があり、それができるのは超伝導磁石だけなのです。
コイルに电気を贮めておく
エネルギー分野では、超伝导技术を用いた厂惭贰厂（スメス）と呼ばれる电力贮蔵装置の実証试験が行われています。电気の弱点は长い时间、大量に贮めておけないことですが、厂惭贰厂の仕组みは、大きなコイルを地下に埋めて、电流を流して磁気エネルギーとして贮蔵するというものです。超伝导は电気抵抗が0であるため损失なく贮蔵できるのが最大のメリットです。さらに厂惭贰厂の先には、世界を超伝导ケーブルでつなぐ「地球超伝导ケーブルネットワーク」という梦のような构想もあります。
超伝导でエネルギー问题は解决する！？
近年、太阳光発电などの再生可能エネルギーが注目されています。太阳光は夜间に発电できないのが弱点ですが、地球规模で考えれば、地球上の半分は太阳光に常に照らされているので発电ができます。
これについては、サハラ砂漠の4％くらいの大きさの太阳光パネルがあれば、世界中の电力がまかなえるという兴味深い试算もあります。そして世界の电力网が超伝导ケーブルでネットワーク化されれば、地球の里侧まで电力を届けることができます。何ともスケールの大きな话ですが、决して梦物语ではありません。现在でも光ファイバーが太平洋を横断しているのですから、超伝导ケーブルを张り巡らせる可能性もあるのです。
高校生?受験生の皆さんへのメッセージ
理工学系に兴味を覚えたら、技术者としての梦を持ちましょう。梦といっても漠然としたものではなく、自分が理想とする社会を见据えて、それに対してどういう技术的アプローチができるのか？乗り物、装置、システムなど、40年后50年后の社会にどんなものがあったらいいかを具体的に考えてみるといいと思います。大学に来て技术や仕组みを学びながら考えてみても结构です。すでにあるモノの延长ではなく、新たな発想でチャレンジできる、既存の概念に捉われないユニークな考え方ができるあなたを歓迎します！
梦ナビ编集部监修
