Nhật Bản áp dụng công nghệ tải điện siêu dẫn cho tàu hỏa

Công nghệ truyền tải điện siêu dẫn đã đi vào giai đoạn thực tế ở Nhật Bản, mang đến phương thức vận hành tàu hỏa ít tốn kém hơn và là biện pháp có thể đối phó với tình trạng nóng lên toàn cầu.

Theo Nikkei, viện nghiên cứu trực thuộc tập đoàn đường sắt Nhật Bản Japan Railway đã đặt một đường dây siêu dẫn dài 1,5 km, loại cáp sử dụng thực tế dài nhất thế giới, tại một cơ sở ở tỉnh Miyazaki, nơi công ty đang tổ chức các cuộc thử nghiệm. Mitsui Mining & Smelting và một số công ty đường sắt quan tâm đến việc áp dụng công nghệ này được thuê để sản xuất đường dây siêu dẫn.

Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Đường sắt Nhật Bản đang thử nghiệm một đường dây tải điện siêu dẫn dài 1,5 km ở tỉnh Miyazaki. Ảnh NIKKEI/KOTARO FUKUOKA

Tổn thất truyền tải chủ yếu là khi điện năng biến thành nhiệt do điện trở của dây dẫn điện. Tuy nhiên, khi một đường dây tải điện được làm mát đến âm 269 độ C bằng heli lỏng và đưa vào trạng thái siêu dẫn, điện trở sẽ bằng không và tổn thất điện năng có thể được loại bỏ hoàn toàn. Chi phí của công nghệ này là trở ngại lớn đối với sự lan rộng của nó. Nhưng nhờ sự phát triển của các vật liệu có thể siêu dẫn ở âm 196 độ C, nitơ lỏng có thể được dùng để làm chất làm mát, rẻ hơn 10% so với heli lỏng tiêu chuẩn. Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Đường sắt, có trụ sở tại Tokyo, đã sử dụng chất làm mát ít tốn kém hơn này, cải tiến nó và phát hiện ra cách phủ lên các đường dây tải điện.

Cáp thử nghiệm có thể mang điện áp 1.500 vôn và vài trăm ampe theo yêu cầu của đường sắt. Truyền tải điện bằng công nghệ siêu dẫn có ưu điểm là giảm số lượng trạm biến áp cần thiết để duy trì điện áp. Các trạm biến áp được đặt cách nhau 3 km, và chi phí bảo trì hằng năm ước tính là 20 triệu yen (khoảng 173.000 USD) cho mỗi trạm biến áp.

Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Đường sắt Nhật Bản cũng đang nghiên cứu phát triển một đường dây tải điện dài hơn 1,5 km. Nếu được thực hiện, lợi ích về chi phí của việc truyền tải điện siêu dẫn sẽ được nâng cao hơn nữa. Theo Viện Kinh tế Năng lượng Nhật Bản, nước này mất 4% lượng điện năng được chuyển giao. Hệ thống đường sắt của Nhật Bản sử dụng khoảng 17 tỉ kilowatt/giờ (kWh) mỗi năm, và 4% trong số đó là khoảng 700 triệu kWh, tương đương với lượng điện của khoảng 160.000 hộ gia đình bình thường yêu cầu. Mất đường truyền là vấn đề nghiêm trọng ở nhiều quốc gia. Các đường dây ở Ấn Độ bị rò rỉ khoảng 17% lượng điện.

Nhật Bản không phải là nước duy nhất trong việc tạo ra tiến bộ trong công nghệ truyền tải điện siêu dẫn. Công ty truyền tải điện quốc doanh của Trung Quốc hồi tháng 11.2021 đã lắp đặt một đường dây siêu dẫn dài 1,2 km ở Thượng Hải. Tại Đức, Bộ Kinh tế và Năng lượng thực hiện dự án đặt một đường dây siêu dẫn dài 12 km ở Munich vào năm 2020.