【電纜寶dianlanbao】歐洲的能源格局正在迅速變化，可再生能源比例穩(wěn)步提高。 例如，在德國(guó)，太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電在2015年平均占電力總產(chǎn)量的33％。作為該國(guó)能源轉(zhuǎn)型或能源轉(zhuǎn)型的一部分，核電的淘汰將影響當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。

然而，可再生能源取決于當(dāng)?shù)靥鞖鈼l件，電力可能從一個(gè)地區(qū)分流到另一個(gè)地區(qū)，還有建設(shè)連接歐洲各國(guó)的新的長(zhǎng)距離輸電線網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有的技術(shù)，高壓直流架空線是目前最便宜的選擇。但是，農(nóng)村人口和環(huán)保組織堅(jiān)決反對(duì)這一做法，另一種方法是在地下埋設(shè)銅或鋁高壓線路，這是人口密集地區(qū)使用的一種解決方案，但由于架空線路的成本高得多，這種方法不可能長(zhǎng)距離使用。

通過銅線或鋁線輸送能量的另一個(gè)缺點(diǎn)是由這些導(dǎo)線的電阻會(huì)引起的傳輸損耗。這種電阻會(huì)導(dǎo)致電線發(fā)熱，并直接導(dǎo)致能量損失。對(duì)于長(zhǎng)線來說，能量損失可能高達(dá)傳輸能量的10％。在歐洲，這相當(dāng)于3到5個(gè)大型發(fā)電廠的產(chǎn)量。

1911年，荷蘭物理學(xué)家?？恕た帧ぐ簝?nèi)斯（Heike Kamerling Onnes）發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一些金屬冷卻到接近絕對(duì)零度的溫度時(shí)，它們將失去所有的電阻。例如，在幾乎絕對(duì)為零的鈮閉環(huán)中流動(dòng)的電流將永遠(yuǎn)流動(dòng)。科學(xué)家認(rèn)為，超導(dǎo)電線可能是能源運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)好途徑。

第一個(gè)實(shí)際的建議是50年前美國(guó)物理學(xué)家理查德·加文（Richard Garwin）提出的。他提出，運(yùn)輸100千兆瓦（當(dāng)時(shí)美國(guó)生產(chǎn)的所有能源）的1000千米輸電線路可以通過一條僅有30厘米寬的地下超導(dǎo)電纜（包括其冷卻系統(tǒng)）傳輸。缺點(diǎn)是將導(dǎo)線冷卻到絕對(duì)零度以上幾度費(fèi)用太昂貴了。

在二十世紀(jì)八十年代，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了新的陶瓷材料，可以在很高的溫度下變成超導(dǎo)體，溫度達(dá)絕對(duì)零度以上70度。盡管這樣將會(huì)便宜得多，但是這些高溫超導(dǎo)體難以制造，并且在長(zhǎng)距離使用時(shí)成本也很高。由于成本高昂，公用事業(yè)公司一直對(duì)能源運(yùn)輸?shù)氖褂贸知q豫的態(tài)度。

但在2001年，日本的研究人員發(fā)現(xiàn)，一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的化合物，二硼化鎂（MgB 2），在絕對(duì)零度（39K）以上39度的溫度下可以變成超導(dǎo)體。 2011年，在德國(guó)波茨坦的高級(jí)可持續(xù)發(fā)展研究所（IASS），諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者卡洛·魯比亞（Carlo Rubbia）發(fā)起了一個(gè)研究組，研究超導(dǎo)電線在能源運(yùn)輸中的應(yīng)用。

二硼化鎂只有粉末形式，但是意大利熱那亞的哥倫布超導(dǎo)公司的研究人員發(fā)現(xiàn)，這種材料可以通過用粉末填充銅或鎳管并燒結(jié)而制成長(zhǎng)股?？偨?jīng)理兼公司聯(lián)合創(chuàng)始人Giovanni Grasso說：“高成本阻礙了超導(dǎo)體長(zhǎng)距離的能量傳輸，MgB2確實(shí)改變了這一局面。

2014年，歐洲核子研究中心對(duì)MgB2線進(jìn)行的第一次測(cè)試證實(shí)，該材料將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 IASS的物理學(xué)家阿德拉·馬里安（Adela Marian）說：“MgB2電線經(jīng)過高達(dá)20,000安培的高電流測(cè)試，這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了MgB2作為遠(yuǎn)距離能量傳輸?shù)某瑢?dǎo)體的潛力。

該研究所正在與歐洲核子研究中心（CERN），哥倫布（Columbus）等研究小組一起參與歐洲“最佳路徑”項(xiàng)目的超導(dǎo)體研究。他們現(xiàn)在正在籌劃一個(gè)示范項(xiàng)目，將在與未來能源傳輸系統(tǒng)相匹配的條件下測(cè)試一個(gè)MgB2電纜。

在200-320千伏的電壓和高達(dá)10,000安培的直流電流的情況下，實(shí)驗(yàn)將通過12.5毫米的超導(dǎo)電纜，展示3.2千兆瓦（相當(dāng)于三個(gè)大型發(fā)電站的輸出）的輸電量。這根電纜將與其冷卻系統(tǒng)一起放置在一個(gè)管中，使其保持在20K的最佳溫度。

冷卻系統(tǒng)的未來設(shè)計(jì)仍在調(diào)查中。它將分兩個(gè)階段進(jìn)行：首先，使用氮?dú)獾耐獠坷鋮s系統(tǒng)將使溫度下降到70K，然后電纜本身的溫度降低到20K。冷卻劑將是液態(tài)氫氣或氦氣。

法國(guó)公司Nexans的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Christian Eric Bruzec說：“工作的低溫系統(tǒng)仍然是限制這一應(yīng)用的主要方面,盡管如此，最終，地下MgB2電纜預(yù)計(jì)將與架空輸電線路競(jìng)爭(zhēng)，Marian說。

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