成功开发面向新一代飞轮的高温超导磁体
～与大规模太阳能发电站等联合实现高效的电力能源储存～
公益财团法人铁道综合技术研究所（以下简称“铁道综研”）与古河电气工业株式会社（以下简称“古河电工”）使用古河电工子公司SUPER POWER公司生产的第2代高温超导线材料，在世界上首次成功开发用于大型飞轮的高温超导磁体。（注释1）
本开发是KUBOTEK株式会社、株式会社MIRAPRO及山梨县企业局共同在独立行政法人新能源·产业技术综合开发机构的“安全低成本大型蓄电系统技术开发”的项目中实施的。
开发成果概要
- 使用钇系第2代高温超导线材料（注释2）成功开发了高强度高温超导磁体。
- 实验证实该磁体冷却到50K（-223℃）所产生的高磁场可在非接触状态下支撑超过2吨的负载。
- 与原来冷却到20K（-253℃）的高温超导线圈相比，在50K（-223℃）的较高温度下实现了运转，达成了降低冷却成本的目标
开发内容
飞轮蓄电系统是指利用太阳能发电等的剩余电力使装置内部的大型圆盘（飞轮）旋转并储存电力，阴天发电量减少时进行发电来补充减少的部分。可作为“电池”使用，且不发生劣化，因此用途比较广泛，如：也在铁道系统电力的有效利用（回生失效对策）等方面发挥作用。
目前正在开发的超导磁轴承由超导块和超导磁体构成，目标是通过超导块对超导磁体的抗磁效应，1组轴承使大约4吨的圆盘上浮。
为了让如此大的重量上浮，需要使高强度超导磁体产生高磁场。另外，为了进行有效运用，需要提高冷却温度。因此本次该超导磁体的线圈使用的是中部电力株式会社开发的“铠甲”线圈结构（注释3），即内径为120mm、外径为260mm的双扁平线圈（呈带状的、将切割得薄薄的超导线卷成蛋糕状的、2片为1对的扁平线圈），该线圈使用了古河电工于2012年收购的SUPER POWER公司的第2代高温超导线材料。
将制作的这种线圈不使用小型冰柜冷冻过的液态氮，而是通过热传导进行冷却，使其保持在51K（-222℃），确认在运转电流为110A时的通电和磁场，而且成功实现达到线材性能极限的163A条件下的通电。另外，与超导块组合进行试验，确认可以达到预期的超过2吨的浮力，且强度方面也没有问题。在此之前的第1代高温超导线材料，为了产生高磁场，必须冷却到20K（-253℃）以下，而第2代高温超导线材料实现了50K（-223℃）温度下的运转，达成了降低冷却成本的目标。今后将继续增加线圈，进行等同实际规模的飞轮上浮试验。
开发体制
本项目是由铁道综研组织古河电工、KUBOTEK、MIRAPRO、山梨县企业局进行开发的，而超导磁轴承是铁道综研与古河电工共同开发的。铁道综研负责超导磁轴承整体的基本设计，古河电工则负责设计和制作高温超导磁体。但是，该超导磁轴承是铁道综研在2012年之前接受国土交通省的国库辅助金而开发的，目的是将其应用到铁道的蓄电技术上。本项目中是为了使其大型化和实用化而进行的开发。
今后计划
预计将本磁体组装到2012年-2014年开发的大容量超导飞轮蓄电装置中，于2015年开始与山梨县米仓山新建的大规模太阳能发电站实施互连试验（注释4）。
用语说明
（注释1）超导飞轮蓄电系统
飞轮是将电能转换为高速旋转体的动能并进行储存，且可高速反复进行电力输入和输出的装置。之前旋转体使用的机械轴承损失大，且由于存在轴承磨损，长期运行比较困难。但是通过使用超导磁体和超导块开发出在非接触条件下使旋转体上浮的轴承以后，实现了低损失、免维护的电力储存装置。
（注释2）第2代高温超导线材料
在铬镍基合金等带状金属电路板上使中间层成膜，对由稀土元素（钇等）、钡、铜等组成的氧化物超导材料进行结晶合成，并使其成膜的超导线材料。
在液态氮温度（-196℃）下呈超导状态，电流密度升高，即使在磁场中性能也不会下降，交流损失少，是实用化的高温超导线材料中性能最高的材料。
（注释3）铠甲线圈技术
该技术使中部电力株式会社开发的高温超导磁体的磁场得到显著增强。通过使用连接在超导线材料上的线圈侧板进行支撑的方法，且与使用液态树脂的绝缘被覆技术相组合，实现了可承受作用于超导线材料上的电磁力达到钇系超导线圈的2倍、金属系超导线圈的6倍，即世界最高强度耐电磁力的超导线圈。
（注释4）山梨县米仓山大规模太阳能发电站
太阳辐射量达到全国领先水平的山梨县作为全球变暖对策执行计划的核心，在山梨县甲府市与东京电力共同建设了“米仓山太阳能发电站”。在44.7ha的广阔用地中，在高地上设置了大约8万块太阳能电池板，一年发电 1,200万kWh，相当于约3,400户一般家庭的用电量。山梨县正在建设1,000kW的太阳能发电站，建成后将被用于与超导飞轮组合进行的系统互连试验，预计开始运转后着手获取面向实际验证试验的基础数据。
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