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長距離交流送電用高温超電導ケーブルの設計指針・開発基盤の確立

研究課題

研究課題/領域番号 19H02120
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関東北大学

研究代表者

津田 理  東北大学, 工学研究科, 教授 (10267411)

研究分担者 宮城 大輔  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (10346413)
長崎 陽  東北大学, 工学研究科, 助教 (60823747)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード超電導ケーブル / 洋上風力 / 高温超電導 / 交流損失
研究開始時の研究の概要

温室効果ガス排出量の大幅削減が求められており、再生可能エネルギーの導入拡大が急務となっている。本研究の目的は『国内の再生可能エネルギーの中で最もポテンシャルの高い洋上風力の導入拡大の鍵を握る、大容量・低損失交流送電のための長距離型交流用高温超電導ケーブルの実現』である。交流用高温超電導ケーブルの長距離化を達成するために、高温超電導ケーブルの高効率送電技術を開発し、それに基づく長距離交流用高温超電導ケーブルの設計指針・開発基盤の確立を目指す。そして、実規模の洋上風力用高温超電導ケーブルを設計・解析し、長距離交流用高温超電導送電ケーブルの有効性を検証して、実用化に向けた課題を明確にする。

研究成果の概要

再生可能エネルギー導入拡大が急務となっている。これに対して、本研究では、国内の再エネの中で最もポテンシャルの高い洋上風力発電システムの導入拡大に不可欠な、低損失・長距離の大容量交流送電を可能にする高温超電導ケーブルを実現することを目的に、これまでに実現できなかった交流用高温超電導ケーブルの長距離化を可能にするケーブル設計方法について検討した。その結果、三相同軸型超電導ケーブル内にある内側と外側の冷媒流路間に低熱伝導層を導入することにより、ケーブル内部の温度分布を調整することに成功し、液体窒素の冷却効果を最大限活用することにより従来の交流用超電導ケーブルの5倍以上の長距離送電を可能にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大容量・低損失送電には超電導ケーブルの適用が有効であるが、これまでは、冷却システムの制約により長距離送電が不可能であった。本研究により、世界で初めて超電導ケーブルによる10km以上の長距離送電が可能になった。本成果により、大容量・コンパクト・高効率な長距離送電が可能になり、2050年の温室効果ガス排出量ゼロの実現に不可欠となる大容量洋上風力発電システムの導入拡大に大きく貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Suitable Structure of Triaxial HTS Cable With Low Thermal Conductive Layer for Increasing Power Transmission Cable Length2022

    • 著者名/発表者名
      Endo Natsumi、Nagasaki Yoh、Miyagi Daisuke、Tsuda Makoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 32 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/tasc.2021.3125996

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 洋上風力用三相同一軸型高温超電導ケーブルの低熱伝導層の厚さがケーブル内の温度分布に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      富岡 和貴 , 遠藤 夏実 , 長崎 陽 , 津田 理 , 宮城 大輔
    • 学会等名
      2020年度秋季低温工学・超電導学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Influence of Low Thermal Conductive Layer Thickness on Heat Balance in Long Distance Triaxial HTS Cable2020

    • 著者名/発表者名
      N. Endo, Y. Nagasaki, M. Tsuda, and D. Miyagi
    • 学会等名
      10 th ACASC / 2 nd Asian-ICMC / CSSJ Joint Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 三相同一軸型高温超電導ケーブルの低熱伝導層がケーブルの長距離化に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤夏実,長﨑陽,宮城大輔,津田理:
    • 学会等名
      2019 年度春季(第98回)低温工学・超電導学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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