歐洲科學家歷經 7 個月的努力嘗試，最近成功在丹麥完成劃時代的超導風機首次測試。
所謂的超導材料，即是當溫度降至某個程度、達超導臨界溫度時，材料就會顯現出兩大特殊現象，其中一個特性為「零電阻」，電流在超導體內部流動時不會有任何損耗；另一個則是「抗磁性」，超導體內部磁場為零，完全排斥磁場，也被稱為邁斯納效應。
那麼超導材料在風機設備中，能提升哪方面的性能呢？首先因為零電阻和完全抗磁性優點，能提高電流與產生高磁場，拉高整體的發電量，除此之外，也可以降低稀土的使用量。
傳統的風機主要採用直接驅動永磁型發電機，透過稀土元素組成永久磁鐵（permanent magnet），最後磁鐵在線圈內旋轉發電、將機械能轉換成電能。目前每支風機平均得消耗 1 噸稀土，在稀土短缺、更已成為戰略資源的情況下，降低稀土用量為許多產品的對策。
來自荷蘭特文特大學的通訊作者 （corresponding author）Anne Bergen 表示，風機的尺寸在過去 10 年間不斷增長，但轉換與性能的增長水平難以跟上。現在科學家為了攔截風速更快、更穩定的風，風機高度已從現在的 90 公尺朝 200公尺邁進，但未來總不能打造400、500公尺高，又或是過重的風機，要再突破高度也會面對繁多的技術瓶頸，還是需要另尋突破途徑。
而由歐盟資助的 EcoSwing 已經打造出 3.6MW 的超導風機，透過稀土鋇銅氧化物（rare earth barium copper oxide，REBCO）製成的高溫超導發電機，取代舊有的永磁發電機，其中科學家用 40 種超導材料繞成線圈，可降低稀土使用量與減輕風機重量與尺寸，隨後也在寒冷多雨的丹麥西北岸小漁村曲博倫（Thyborøn）進行 7 個月的測試。
說是高溫超導風機，但其實他的溫度一點也不高，超導材料得在超級低溫下才能運作，高溫超導體系統的「高溫」只是跟低溫超導體相對的形容而已，EcoSwing 的超導材料是處在 -242°C 的設備中。雖然冷卻工作難度高，但反饋多。
超導風機由於轉換效率與功率密度雙高，風機葉片也不會因逕流與過剩浪費能量，可進一步減輕風力發電機組的重量與尺寸，最終得以減少風能材料成本。
至於在丹麥的測試結果如何？Bergen 表示，現場測試非常成功，超導渦輪機發電功率已達目標，更完成超過 650 小時的併網運作，顯示超導風機可面對變速、電網故障、電磁諧波和振動等難題，盼望未來超導風機能實際應用在市場中。
Source：科技新報
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