mhattaによる
2006年11月06日 9時30分の掲載
電気抵抗以外の抵抗もゼロだといいね部門より。
電気抵抗以外の抵抗もゼロだといいね部門より。
Tucker 曰く、
ちょっと古い住友電工のプレスリリースより、 冷たいけれどホットな話。
米国では、2005年に制定されたエネルギー法において送電網の近代化が国家的な課題として位置づ けられ、2030年には全米に強固な超電導ケーブル送電網を構築する計画が検討されている。 米国SuperPower社、BOC社、National Grid社、住友電工の4社は、 ニューヨーク州オルバニー市で実際に運用されている2つの変電所間約3.2kmの途中に、約350mの 高温超伝導ケーブル線路を建設し、2006年7月20日に送電を開始した。このデモンストレーション実験は約半年とのことなので 間もなく完了しそうだ。
現在のわが国での 送電ロスはおよそ5%であり、大したことはないと思われるかもしれないが、電力輸送コストが減ることで 新手の自然力発電が考案できるかもしれない。ちなみに高温超伝導の高温とは、液体窒素温度だ。未来の 都市では液体窒素のパイプラインが敷設されるのだろうか。
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絶縁体を超電導材料にする手法が開発される 10 コメント
この議論は賞味期限が過ぎたので、保存されている。
新たにコメントを書くことはできない。
液体窒素冷却のコストは? (スコア:3, 興味深い)
長距離の伝送にそれほど高効率の魔法瓶を使うわけにもいかないと思うので、
その辺のコストがどうなっているのか知りたいところです。
ロス5%、にかかるコストと比較してケタがどのくらい違うんだろう。
Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:4, 興味深い)
それに加えて安全管理の維持費が気になりますね。窒素は窒息性ガスなので、地下配線から漏れ出したりしたら空気呼吸器を背負った技術者が出動することになりますし、規模によっては付近の住民の避難も必要になるかもしれません。
切断された部分を直すのをどうするのかな?という疑問もあります。多分セラミクス超伝導物質を使っているのでしょうから、溶接とかいった措置はとれません。総とっかえもあるのか、切断部分を接ぐ技術があるのか。
平常時は良いけれど、地震のあとの修理がすごく心配です。
#なんか否定的な話ばっかりだけど、技術的には期待してます。
#「高温超伝導」という言葉の響きがアレゲ。
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:3, 参考になる)
コストは知りませんが,ニューヨークで使われたケーブルは通常の断熱構造
(真空層で断熱,中に熱絶縁性の高い素材を入れ保持)ですので通常の液窒の
デュワーなんかと同じ構造です.
確か一度液窒を入れれば,液化装置が止まっても数日-1週間ぐらいは冷えて
いたはず.
その分柔軟性は低いんで極端に小さな曲率半径だとか,何度も曲げ伸ばしする
用途には使えないんですが,まあ基幹配線のようなもので地下敷設だとこの辺は
問題なさそうですね.
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:3, 興味深い)
この方法なら無駄なく使えるはずなんですけど……肝心の水素需要が(つД`)
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:3, 興味深い)
現時点でもすでに家庭用燃料電池の実証実験は進んでいます.
ただ,現状では水素を作るのにLPガスや都市ガスを改質している(≒二酸化炭素が発生する)ため,電力会社からは「クリーンエネルギー」とはみなされず,太陽光発電のように電力の買取をしてもらえません.
家庭に水素が直接供給されることにより,燃料電池で発電した電力が「クリーンエネルギー」として買電の対象になれば,一気に普及しそうなんですが.
y4su0
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:2, おもしろおかしい)
僕もサイエンスで見たけど、これって
「アース線をガス管につないでも大丈夫!ガス100%なら爆発しない!」
というのとなんか似てるナー。
>この方法なら無駄なく使えるはずなんですけど……肝心の水素需要が(つД`)
供給先で酸素と反応させて、水道として使ったら良いと思います。
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:2, おもしろおかしい)
# しかし、1000mlの液体水素を反応させても、600mlちょいの水しか生成しないという事実。
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:2, すばらしい洞察)
改質装置を使って水素を生成するより、直接水素を供給した方が効率的だと思うし、各地の水素ステーションに供給するようにすれば、需要はまかなえるけど。
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:2, おもしろおかしい)
下流から水素を供給して、上流の発電所で発電して返せば…
で、水素の供給元って何?
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:2, おもしろおかしい)
送電されてきた電気を使って、
水道水から電気分解で水素の発生を行えば…
見事なマッチポンプですね。
# 発案した貴方が特許をとるべきです。
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:5, 参考になる)
それとくらべて、超伝導線は、低温ではあるけれども、温度は一定なので100年以上の寿命が期待
されるそうです。問題は液体窒素の維持供給のコストですが、電力量さえ大きければ無視できるよう
になると思います。大型のデュワーを知っている方なら分かると思いますが、液体窒素程度の温度
なら真空断熱するだけで1month以上維持できてしまうし、そもそも液体窒素は水よりも安価です。
低温を安全に維持しつづけるノウハウの蓄積がこの技術のキモになるでしょう
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:2, 参考になる)
この辺も用途によると思いますよ.
例えばX線管球の冷却なんぞ水道水をフィルタに通したものをそのままですし,
熱交換器を通しての水道水レベルでの冷却は結構多いものです.
>大学みたいに数日毎にローリーで買うなんていうと、数円/Lみたいな単価だったはずです。
そこまでは下がりません.
大学での大口の買付価格で40円/1L程度です.もちろん電力価格等に応じて変化するので
きっちりこの値ではありませんが,20円を切るようなことは無いと思います.
元コメントで書かれている46円/Lぐらいと言うのは大口の価格としてみて妥当なものです.
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Re:液体窒素冷却のコストは? (スコア:2, 参考になる)
具体的にコレには使われコレには使われてない、という話でなく、ごく一般的なお話として……。
超伝導の「熱を伝えにくい」という性質を利用して、室温から超伝導コイル部への配線、いわゆる「パワーリード」として高温超伝導体はごくごくメジャーに使われています。
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クエンチ対策は? (スコア:3, 興味深い)
MRIの磁気コイルみたいに磁場を溜めてるわけじゃないから、爆発はしないのかな。
クエンチの兆候を検知してシャットダウンする安全装置とかあるんだと思いますが、自律的な安定性が無いと、全面的に置換するには怖い気がしますね。
#関係ないけど、超伝導線って温度も超伝導?
#リングワールドで、超高温超伝導線使って熱移送してるシーンがあった…。
Re:クエンチ対策は? (スコア:2, 参考になる)
ヘリウムでは超流動時に熱の伝導性も非常に高くなるとのこと。
したがってヘリウム冷却ではクエンチが起き易くなる。
別コメントにもあるが高温超伝導の物質は大体セラミックス
なので、金属の超伝導(ヘリウム冷却)とは違って線材自体
が断熱材といっていいんじゃないかな?
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Re:クエンチ対策は? (スコア:2, 参考になる)
元記事の質問は最初読んだ時「?」でしたけど、やっと意味が分かりました。
超伝導状態にある電子は「電気」は伝えますが「熱」は伝えません。なので局所的に超伝導が破れた状態が発生すると、はやくそこで発生した熱を持ち去ってやらないと、全体がいっぺんに超伝導から常伝導へと変わってしまいます。これを「クエンチ」と言います。
熱を持ち去る方法としては別コメントにあるように、銅などの常伝導金属でくるんでマルチフィラメント化したり、液体ヘリウムや液体窒素などの冷媒を使うのが一般的です。
冷媒では線材表面で沸騰による泡が生じてこの部分での熱伝導が悪くなってしまいます。一方で超流動ヘリウムでは沸騰による泡が生じないので、熱を持ち去る能力としてはよりよいということになります。超流動ヘリウムの熱伝導がいいから泡が生じないというべきかも知れません。
銅酸化物高温超伝導体はセラミックスといえど、臨界温度以上で金属は金属です。熱をよく伝えます。( 以下、蛇足)ただし、この金属状態を銅酸化物高温超伝導の出現以前から私達が知っていた金属と同じものと考えてよいのか、ということは今まさにエライ先生たちが頭を悩ましている問題です。
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Re:クエンチ対策は? (スコア:4, 参考になる)
実用的な超伝導線材では超伝導物質のみで線材を構成するということはありません. 必ず銅, アルミあるいは銀など定伝導素材で超伝導物質を包んだ形になっています. 例えばちょっと古い(2000年)記事ですけどビスマス系超伝導体に銀を被覆した線材 [u-tokyo.ac.jp]が紹介されています. この被覆材によって機械的な強度を得ると同時に, 局所的な超伝導の破れが起こったときに被覆の伝導体である程度カバーしています.
またクエンチに限定すると, 最近では液体ヘリウムの様な冷媒無しで動作するような超伝導機材 [shi.co.jp]もあるようです.
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Re:クエンチ対策は? (スコア:3, 参考になる)
これは違います.
母物質の非ドープ系の銅(などの)酸化物はMott絶縁体ですが,高温超電導体
になるものはドープしてあるんでMott状態が溶けてメタルになってます.
酸化物なんでよく「酸化物と言うと通常絶縁体ですが……」と紹介されることも
ありますが,普通は高温超電導体の高温相は(酸化物ではありますが)金属です.
#たまに特殊なもので一度絶縁相に行ってから超伝導相に転移するものもあった
#ような気はしますが.
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熱じゃ、鯖と同じで痛むんじゃ (スコア:3, 参考になる)
超電導なのに (スコア:2, 興味深い)
Re:超電導なのに (スコア:5, 参考になる)
単純に元からの送電電圧が34.5kVなんでしょう。
電力=電圧×電流×√3(√3は三相交流の場合)
なので、電圧が高い分だけ電流が小さくなります。
電流が小さい=送電線を細く出来るので発電所、変電所からの送電は超高電圧とするのが一般的です。
34.5kV(kはキロで10^3)については、国の事情によって採用される電圧が違うので、アメリカはこの電圧を使用しているからだと思います。
ちなみに日本なら
100→200→6,600→22,000→(33,000)→66,000→154,000→275,000→500,000
の電圧で送電してます。
この超伝導送電線の目的は、銅を超伝導状態(電気抵抗が無い状態)にして、
送電線自体での電気抵抗でのロスを無くそうというのが目的のようなので、
送電する電圧は特に意味は無いとおもいます。
もちろん、家庭用の100Vとかでこんなケーブル使ったら、確実に赤字なうえ、非常に危険だから、送電線での実験なんだと思いますけど。
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Re:超電導なのに (スコア:3, 興味深い)
超伝導ケーブルを使っても, やはり高電圧/低電流の方が有利だと思います.
と言うのも, 電流が増えるとそれに伴う磁場強度が上がり, それによって超伝導状態を維持できなくなるからです. まあ超伝導リニアモータやMRIなんかと比べればかなり低い磁場強度なんですけど, 温度の方が高い分, シビアに効いてくるのではないかと.
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AC or DC ? (スコア:2, 興味深い)
AC送電は,この磁場のカラミでなかなか難しい点があると聞いたことがあります.
DC送電になると,今度は非常時の線の切断が困難になるとも.
今回のケースの場合はどういう形式なのでしょうね?
Re:AC or DC ? (スコア:3, 参考になる)
DC送電の問題点は、何はともあれ変圧が大変ってことですね。
エジソンは当初DC送電の会社作りましたけど変圧出来なかったので、
AC送電を行ったウエスチングハウス社やトムソン・ハウス社に負けました。
超伝導の臨海磁場については専門外なので識者の意見を求む(^^;;
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Re:AC or DC ? (スコア:2, 参考になる)
それぞれの値が大きい素材を探すことも開発に含まれます。
でもこれらの値が高くてなおかつ線材に加工しやすいもの、柔軟なもの
となると探すのが難しくなってきます。
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住友電工の英文サイト (スコア:2, 興味深い)
#オフトピだけど、アレゲってことで勘弁してちょ。
オフトピ: 超伝導 vs 超電導 (スコア:2, 興味深い)
大学ではSuper-conductivityだから超-伝導と習いました。
前にいた会社は何でも自社用語にしていましたので、"超""電"気伝"導"だから超電導といっていました。
個人的には"超伝導"を支持します。
ちなみにgoogleの支持率は 超伝導 895,00 [google.co.jp]対超電導 397,000 [google.co.jp]
Wikipediaは"超伝導"派のようですね。
#超伝道や超殿堂はなしだ!
Re:今度こそ (スコア:2, 興味深い)
をめざせるはず。伝送路としては100GHz〜10THzくらいまで限界が上がるのし、スイッチング
素子もそのくらいで動作できるので、次世代の光通信とも肉薄できるかもしれない。
太い光ファイバーを敷設するかわりに超電導電線、、とか
親コメント