寻找传输电流过程中,不存在功率损耗的物质,是电力公司长期以来的追求。事实上,这是一个遥远的梦想 :所有的金属都具有超导电能力,就像荷兰物理学家海克 · 卡末林 · 翁纳斯(Heike Kamerlingh Onnes)发现的那样,但有一点是很遗憾的,要实现超导电性,必须将物质冷却到只有几个开尔文(Kelvin)。那种温度只有在绝对零度(-273℃)以上一点点,而零K是温度的极限值。这样做的结果,从商业角度来看,与其让它们保持这样低的温度,还不如在传输过程中浪费一点功率更为合算。

因此,10年以前,工作在瑞士苏黎士国际商用机器公司(IBM)实验室的两位科学家卡尔 · 缪勒(Karl Muller)和乔治 · 贝德诺兹(Georg Bednorz)发现35 K温度的超导体后,一系列新材料接踵而来 :科学家们所发现的超导体,其工作温度一个比一个高,目前,这些物质在小型的电子设备方面,已经找到了极佳的用途。但将电力用导线或同轴电缆跨国传送而不损失功率,仍旧极难实现,例如,在英国,大约有1/10的电力功率在传输过程中转化为废热而白白损失。1997年3月,瑞士工业为超导事业注入了新的活力,3月12日,位于日内瓦的瑞士电力公司(SIG),耸立了3个粗壮的不显眼的大罐,每个罐子大约2米高(7英尺)、1米宽。利用它们可以架设具有商业价值的超导电缆传输线,

由ABB(Asia Brown Boveri,—个瑞士-瑞典联合公司)所筹建的这种装置,可以将瑞士国家电力网发出的高压电,降压至一个可接受的水平,从而传输到SIG的总部。该装备所包含的线圈,其周长有6公里(4英里)的电线浸没在液氮中,以保持冷却状态。虽然达到并保持110 K温度,该线圈仍旧维持其超导状态。

真正的挑战来自于导线的制作方面 :迄今为止,所有被发现的高温超导体都是陶瓷氧化物,其制作过程就是将一些金属混合后放在熔炉里烘焙,然后逐渐冷却,以形成一种复杂的原子结构,从而产生超导电性。但该种工艺克服不了高温超导体的易脆性质。为了实现ABB公司制作柔性导线的目的,美国超导体公司改进了上述制备工艺,克服了高温超导体这种坚硬、易脆的陶瓷内禀性质:他们将原始材料填入一根中空的银管,然后*将它们制成很细的棒,再将这些细棒编织起来,装入金属套管,最后,放入熔炉烘焙,直至原始材料以陶瓷形式出现,然后将细棒制成导线,最后延展导线成为2.5毫米宽,0.5毫米厚的锻带,这种锻带则构成了变压器线圈。

致冷线圈并不是理想的超导体;在银管内部也存在功率损失;再者,导线由于磁滞效应,还以交流电形式损失功率。“但功率损耗不是致命的因素”,ABB说,“与传统的铜导线相比,变压器的损耗仅及前者的1/5”。

用高温超导体制作的变压器还有其它特点:高温超导电线可以输运更大的电流,所以,用它们制作的变压器结构更紧密。与传统变压器相比,用高温超导体制作的变压器更易于搬运和设置。传统输电装置,必须浸没在矿物油中,以达到冷却和绝缘的目的。但是一旦矿物油泄漏,或者因为操作失误而着火,其后果不堪设想。浸没高温超导体线圈的液氮则更安全,一旦泄漏,它即会沸腾而逸入空气。确实,高温超导变压器具有限的商业效果。就其本身而言,每米5美元的成本,部分由瑞士联邦能源署支付,其他的参与者,将支持该装置运行1年,以确定其运转稳定性。作为瑞士电力工程的参与者,法国电力公司本星期提供了每米10美元的少量股份,这项工程使瑞士为世人所瞩目——因为瑞士既是高温超导体的发祥地,超导线大规模输电的实现又使得瑞士电力工业迎来了一个新时代。

[The Economist,1997年4月5日]