超電導ちょうでんどう送電そうでん、直流ちょくりゅう電化でんかの鉄道てつどうで応用おうよう先行せんこうに期待きたい

　超電導ちょうでんどう送電そうでんは、電気でんき抵抗ていこうがゼロになる超電導ちょうでんどうケーブルで電力でんりょくのロスをなくす送電そうでん方法ほうほうである。金属きんぞくケーブルは電気でんき抵抗ていこうがゼロではないため、送電そうでんの途中とちゅうで電力でんりょくの一部いちぶが熱ねつとなって失うしなわれる送電そうでんロスが発生はっせいする。送電そうでん網もうでの送電そうでんロスは先進せんしん国こくで数すう％であり、日本にっぽんでも5％程度ていどとされるが、新興しんこう国こくでは10％を超こえる例れいがしばしばあるといわれる。

　数すう％の削減さくげんでも、超電導ちょうでんどうケーブルを冷却れいきゃくして超電導ちょうでんどう状態じょうたいを維持いじするコストよりもメリットが上回うわまわる可能かのう性せいがある。例たとえば、鉄道てつどう総合そうごう技術ぎじゅつ研究所けんきゅうじょ（鉄道てつどう総研そうけん、東京とうきょう都と国分寺こくぶんじ市し）が中心ちゅうしんとなって進すすめている直流ちょくりゅう電化でんかの鉄道てつどうへの応用おうようが有望ゆうぼうと見込みこまれている。鉄道てつどう以外いがいでも、液体えきたい窒素ちっそを扱あつかう工場こうじょうなどでケーブル冷却れいきゃくのコストを抑おさえてメリットを得える試こころみが進すすむ。

変電へんでん所しょの数かずを削減さくげん可能かのう

　鉄道てつどう総研そうけんが2024年ねん3月がつに伊豆箱根鉄道いずはこねてつどうと共同きょうどうで実施じっしした実証じっしょう実験じっけんでは、電車でんしゃが走はしる電力でんりょくを超電導ちょうでんどうケーブル経由けいゆで終日しゅうじつ供給きょうきゅうした。不具合ふぐあいなどは見みられず、鉄道てつどう総研そうけんは実用じつように適てきする信頼しんらい性せいを確立かくりつできたと位置付いちづけている。始発しはつ前まえや終電しゅうでん後ごに旅客りょかくを乗のせない列車れっしゃでの検証けんしょうは、2015年ねん以来いらい複数ふくすうの線区せんくで実施じっしされてきたが、終日しゅうじつの実施じっしは初はじめてとなる。

　直流ちょくりゅう電化でんかの鉄道てつどうが超電導ちょうでんどう送電そうでんに向むくのは、送電そうでんロスが生しょうじやすい状況じょうきょうにあるため。架線かせん電圧でんあつが600Vや1500Vなどであり、電力でんりょく網もうの超ちょう高圧こうあつ（50万まんV、27万まん5000Vなど）や交流こうりゅう電化でんかの鉄道てつどう（2万まんV、2万まん5000Vなど）よりもはるかに低ひくい。低ひくい電圧でんあつで電車でんしゃを動うごかすには電流でんりゅうを増ふやさなければならず（数かずkA）、電流でんりゅうの大おおきさに比例ひれいして送電そうでんロスが大おおきくなる。

　鉄道てつどう総研そうけんの試算しさんによると、列車れっしゃ本数ほんすうが比較的ひかくてき多おおい繁忙はんぼう線区せんくならば初期しょきコストや冷凍れいとう機きの運用うんようコストを差さし引ひいても、ケーブル長ちょうが1km程度ていど以上いじょうあればメリットのほうが大おおきくなるという。導入どうにゅう当初とうしょは既存きそんの送電そうでん線せんへ並列へいれつに接続せつぞくすれば、電流でんりゅうは自然しぜんに超電導ちょうでんどうケーブル側がわを通とおり、トラブル時じには元もとの送電そうでん線せんを使つかえるため、スムーズな移行いこうが可能かのうとされる。

　さらに、変電へんでん所しょの削減さくげんによって設備せつびと保守ほしゅのコストを大おおきく削減さくげんできる。繁忙はんぼう線区せんくでは送電そうでんロスに伴ともなって電圧でんあつが下さがる現象げんしょうのため2～3kmごとに変電へんでん所しょを設置せっちしているが、超電導ちょうでんどうケーブルで遠とおくまで十分じゅうぶんな電力でんりょくを送おくれば変電へんでん所しょを集約しゅうやくできる。鉄道てつどう総研そうけんによれば日本にっぽん国内こくないの民営みんえい鉄道てつどうの71％、JR在来ざいらい線せんの36.4％が直流ちょくりゅうでの電化でんか区間くかんという。

液体えきたい窒素ちっそをケーブルに通とおす

　超電導ちょうでんどう送電そうでんケーブルには、ビスマス系けいやイットリウム系けいの高温こうおん超電導ちょうでんどう体たいを使つかう。ケーブルの中なかにこれらの通電つうでん層そうと、冷却れいきゃくのため液体えきたい窒素ちっそを流ながす空隙くうげき層そうを設もうけ、さらに外側そとがわを断熱だんねつ層そうとする。空隙くうげき層そうは2層そう設もうけて、液体えきたい窒素ちっそをケーブルの一端いったんから送おくり込こみ、反対はんたい側がわの端はしで折おり返かえして往復おうふくさせる場合ばあいが多おおい。

　鉄道てつどうでは車両しゃりょうが加速かそく（力行りっこう）するときに大おおきな電流でんりゅうが生しょうじ、惰行時じや停止ていし時じには電流でんりゅうがなく、ブレーキ時じには回生かいせいブレーキで逆ぎゃく方向ほうこうの大おおきな電流でんりゅうが生しょうじる。この大おおきな変動へんどうが不具合ふぐあいを引ひき起おこさないかの確認かくにんが実証じっしょう実験じっけんでのポイントであり、ほぼ実証じっしょうできた状況じょうきょうと見みられる。残のこる課題かだいはケーブルの長ながさだが、1.5km程度ていどのケーブルの検証けんしょうは進すすみつつある。

　最後さいごに残のこる課題かだいが、実じつ導入どうにゅうに即そくした設計せっけい検討けんとうだ。どの地点ちてんに超電導ちょうでんどうケーブルを導入どうにゅうするかで冷凍れいとう機きの規模きぼ、ケーブル敷設ふせつ方法ほうほうなどが変かわってくるため、現場げんばが確定かくていしないと詳細しょうさいの検討けんとうに進すすめない。メリットを評価ひょうかして鉄道てつどう会社かいしゃが導入どうにゅうへ踏ふみ切きれるかがポイント、といえる段階だんかいになっている。