Nhật Bản tạo ra sợi cáp truyền điện không thất thoát

Công nghệ cáp siêu dẫn giúp giảm mức thất thoát khi truyền tải điện gần về không, giúp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống tàu và bảo vệ môi trường.

Viện Nghiên cứu Kỹ thuật đường sắt tại Tokyo thuộc công ty Japan Railway vừa công bố cáp điện dùng công nghệ siêu dẫn tản nhiệt bằng nitơ lỏng. Mẫu thử của dây dẫn hiện chịu tải được dòng 1.500 V và hàng trăm A.

Theo Nikkei Asia, công nghệ siêu dẫn của Nhật Bản đem lại công suất truyền tải điện tuyệt đối, do đó tăng hiệu suất cho mạng điện và có thể trở thành giải pháp hữu hiệu cho hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Viện Nghiên cứu Kỹ thuật đường sắt của Nhật Bản đang thử nghiệm cáp siêu dẫn dài 1,5 km tại Miyazaki Prefecture. Ảnh: Kotaro Fukuoka.

Mặc dù quy trình làm lạnh sẽ tiêu tốn năng lượng, chỉ cần 1 dây cáp dẫn đi xa hơn 1 km, chi phí giảm thiểu được sẽ đủ để bù cho khoản điện làm lạnh.

Hiện tượng tổn thất điện năng xảy ra do dây dẫn luôn có điện trở và tỏa nhiệt. Do đó, điện năng truyền tải càng lớn thì lượng thất thoát càng cao.

Khi hệ thống cáp điện tản nhiệt bằng heli hóa lỏng ở nhiệt độ -269oC, hiện tượng siêu dẫn sẽ xảy ra. Tuy nhiên, loại cáp dẫn làm mát bằng heli lỏng chưa thể ứng dụng rộng rãi vì chi phí sản xuất đắt đỏ.

Vì thế, các nhà khoa học đã tạo ra loại vật liệu có thể đạt được tính năng siêu dẫn chỉ với việc làm lạnh nitơ lỏng ở nhiệt độ -196oC, với giá thành vật liệu rẻ hơn 10% so với heli.

Trang Nikkei Asia cho biết công nghệ siêu dẫn của Nhật Bản còn giúp giảm số lượng trạm biến áp, dùng để biến đổi hiệu điện thể trên toàn hệ thống.

Nếu sử dụng đường dây trước đây, cứ 3 km lại phải có một trạm biến áp, buộc Nhật Bản phải chi 20 triệu yên (gần 4 tỷ VNĐ) cho hệ thống này. Viện nghiên cứu kỹ thuật đường sắt cũng đang nghiên cứu sản xuất cáp điện dẫn dài hơn 1,5 km, cải thiện chi phí dành cho công nghệ siêu dẫn.

Công nghệ siêu dẫn hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích kinh tế. Ảnh: iStockPhoto.

Theo Viện Kinh tế và Năng lượng Nhật Bản, quốc gia này đã thất thoát 4% lượng điện truyền tải, tức khoảng 700 triệu kWh. Số năng lượng này có thể cung cấp nhu cầu cho 160.000 hộ gia đình. Tại Việt Nam, theo báo cáo của Tổng công ty Điện lực miền Bắc (EVNNPC), đến tháng 9/2021, tổn thất điện năng của Tổng công ty đạt mức 5%.

Nhật Bản không phải là quốc gia duy nhất nghiên cứu về công nghệ truyền tải này. Một công ty điện quốc doanh của Trung Quốc cũng sử dụng cáp siêu dẫn dài 1,2 km tại Thượng Hải. Ở Munich (Đức), Bộ Kinh tế và Năng lượng cũng đề ra kế hoạch xây dựng đường dây dài 12 km ứng dụng công nghệ siêu dẫn.

Nhiều công ty Nhật Bản đang nghiên cứu những công nghệ truyền dẫn điện ít suy hao. Công ty SWCC Showa Holdings chuyên cung cấp đường dây cho công nghệ siêu dẫn. Linear Chuo Shinkansen, tàu đệm từ siêu tốc đi từ Tokyo đến Nagoya của Đường sắt Trung tâm Nhật Bản cũng tận dụng vật liệu siêu dẫn trong ngành đường sắt.