Fenntartható Fejlődés és Erőforrások Kutatócsoport

A szupravezető-alapú fejlesztések jelenleg a veszteségmentes vezetőhuzalok, transzformátorok és villamos motorok területére, tehát az ipari méretű elektromos felhasználásokra fókuszálnak Ezekben a vezetőkben a veszteség kevesebb mint 1 %, ugyanis az ellenállás csak közelíti, de nem érheti el a zérus értéket. Végtelen vezetőképesség már az anyag inhomogenitása miatt sem létezhet. A jelenlegi hálózatokban a szállítási (csak a szállítási) veszteségek 10-20 % körüliek. A 2G szupravezetők nem fémek, hanem törékeny kerámiák. Japánban a Sumitomo Electric Industries már elkészített mintegy 900 méternyi szupravezető kerámiakábelt, amelynek vastagságát sikerült egy ceruza vastagságánál kisebbre redukálniuk.

A HTS (High Temperature Superconductor) szupravezető bizmutból, ólom-cink ötvözetből és kis mennyiségű rézből áll, amely olcsó ipari hűtőanyaggal, folyékony nitrogénnel hűthető a szükséges hőmérsékletre (például egyes prototípusoknál már -135 C°). A jelenlegi ismeretek szerint távvezetékként egyelőre nem használhatunk szupravezetőt. A hűtéshez szükséges energia nagyobb lenne, mint a vezetékben bekövetkező veszteség. Gigawattos teljesítmények felett a szupravezető kábelek az áramvezetés szempontjából viszont már gazdaságosabbak, mint a hagyományos sodrott energiatakarékos távvezetékek. A szupravezetőket használhatjuk akár villamos energia tárolására is. Ha egy szupravezető tekercsbe áramot vezetünk és utána a tekercs két végét megfelelően alacsony hőmérsékleten rövidre zárjuk, akkor az áram mindaddig kering a tekercsben, amíg a hőmérséklet elegendően alacsony. Bár ipari léptékű energia tárolására a jelenlegi technológiaia színvonalon nem alkalmasak. A harmadik alkalmazás azt használja ki, hogy a mágneses tér nem hatol be egészen a szupravezetőbe. Japánban például ezen elvre épül a szupravezető vasút. Amióta sikerült olyan HTS anyagokat előállítani, amelyek hűtéséhez elegendő a 77 kelvinen cseppfolyósodó nitrogén, fejlesztésükben egyre többen vesznek részt.

A HTS-kábelek előnye a kisebb veszteség mellett, hogy méretük is jelentősen kisebb, mint az azonos teljesítmény továbbítására szolgáló rézvezetők. Tehát használatuk esetén például kisebb lehet a föld alatti kábelalagút. Vagy megfordítva a szükséges áramsűrűség sokkal nagyobb lehet ugyanazon a keresztmetszeten. A műszaki problémák forrása a hűtésen kívül, hogy a szupravezető anyag törékeny kerámia, amelyből nem lehet egyszerűen drótot húzni. E helyett a szupravezetőt ezüstcsőbe helyezik és hőkezelik, majd nyújtással és hengerléssel néhány milliméteres szélességű szalagot készítenek belőle, amely már a kábelmag köré tekercselhető. A kábelek felépítése többféle lehet. A meleg dielektromos típusnál a külső réteg nem szupravezető földvezeték, ezt követi az elektromos, majd hőszigetelő réteg, végül a szupravezető és legbelül áramlik a folyékony nitrogén. Az ilyen kábelek már alkalmasak a nem-szupravezetőkhöz való illesztésre. A hideg dielektromos típusnál a külső hőszigetelő réteg alatt van a folyékony nitrogén, majd a szupravezető földvezeték, elektromos szigetelőréteg és középen a szupravezető huzal. Előállítottak már 50 méteres hosszúságú triaxiális szupravezető kábeleket is. A DOE támogatásával 0,8 km hosszú, 69 kV-os, 77 MW szállítására alkalmas kísérleti kábelszakasz építését tervezik Manhattanben. Az American Superconductor (AMSC) elkészítette a világ első HTS alapú villamos hajómotorjának prototípusát is. A cég ultrakompakt HTS motorja fele akkora súlyúak, harmada a méretük és hatékonyabb az üzemanyag felhasználásuk. Az 5 MW teljesítményű motor terhelési tesztjei alapján kereskedelmi és hadihajók meghajtására egyaránt alkalmas. A DOE ezt a céget bízta meg az szupravezető-alapú átviteli hálózatok fejlesztési projektével.

Széles körű elterjedésre jelenleg mégsem lehet számítani, mert a hosszú távú biztonságra törekvő villamosenergia ipar kockázatosnak tartja a szupravezető technológiát. Emellett az elterjedést gátolja a magas, a fogyasztókra át nem hárítható költség is. A második generációs (2G) huzalok gyártása felfutóban van, ettől ezen költségek kiegyenlítődését remélik 2020-g.