Tokyo: Superkonduktivitas, atau transmisi daya dengan resistensi listrik nol, dapat memperhitungkan proyek kereta api Maglev Chuo Shinkansen di Jepang. Saat menciptakan kekuatan magnetik yang kuat untuk meningkatkan kereta Maglev, superkonduktivitas juga dapat digunakan untuk transmisi energi, dan efisiensi terbesarnya diharapkan dapat membantu mengurangi limbah listrik.
Tes kereta energi yang beroperasi di jalur Chuo East Japan Railway Co. (JR East) dimulai musim semi ini, dengan perusahaan kereta api lainnya dengan memantau potensi yang akan digunakan untuk menghemat energi.
Selesaikan kehilangan transmisi, penurunan tegangan
Sistem transmisi energi adalah penjaga pantai untuk kereta api di Jepang. Di daerah perkotaan, banyak kereta bekerja dengan arus searah (DC), dengan listrik yang mengalir dalam satu arah dan relatif mudah dikelola. Bagian DC elektronik ini mencakup sekitar 12.000 kilometer di seluruh negeri, hampir sama dengan diameter bumi.
Namun, saluran listrik tradisional ini memiliki ketahanan listrik, yang mengakibatkan inefisiensi yang dikenal sebagai “kehilangan transmisi”, yang secara bertahap mengurangi tegangan di sepanjang saluran. Karena ini akan mengganggu operasi kereta jika tidak dikompensasi, gardu dipasang setiap 2 hingga 5 km dalam jaringan perkotaan yang diperdagangkan padat.
Dalam beberapa tahun terakhir, kekurangan personel telah membuat pemeliharaan gardu yang menua ini semakin sulit. Mengatasi efisiensi saluran listrik telah menjadi tantangan penting bagi operator kereta api yang bekerja menuju konservasi energi dan layanan yang stabil.
Dalam keadaan ini, semua mata berada dalam teknologi kabel superkonduktor yang dikembangkan oleh Technical Railroad Research Institute, yang berbasis di Kokubunji, Tokyo. Superkonduktivitas adalah fenomena di mana logam dan bahan lainnya, saat mendinginkan hingga suhu yang sangat rendah, kehilangan ketahanan listriknya. Dengan daya resistansi nol, dimungkinkan untuk menghilangkan kerugian transmisi dan penurunan tegangan sambil mengurangi jumlah gardu.
Pendinginan di dalam kabel nitrogen cair
Desain kabel didasarkan pada penelitian superkonduktivitas yang diterbitkan di Nature Magazine pada tahun 2003 oleh Masaru Tomita, direktur Divisi Teknologi Sistem Maglev dari Institute. Kabel menggunakan superkonduktor berbentuk tabung yang mengandung logam seperti gatal yang didinginkan oleh nitrogen cair kurang dari 196 derajat Celcius, dan ditempatkan di saluran listrik yang ada.
Sebuah proyek untuk penggunaan praktis kabel superkonduktor mendapatkan impuls pada tahun 2007. Setelah memverifikasi keandalan dan keamanan, uji langsung dunia teknologi pertama dimulai pada Maret 2024, mentransmisikan energi ke kereta yang dioperasikan secara komersial di bagian 102 meter dari Sunzu dari Izuhakone Railway Co. di prefektur Shizuok. Enam puluh zat perwakilan perusahaan kereta api di seluruh Jepang mengunjungi situs tersebut pada tahun fiskal terakhir untuk melihat kemajuan pertama.
Sejak Maret tahun ini, JR East mulai menggunakan kabel superkonduktor untuk memasok energi ke kereta di bagian 408 m antara stasiun Hino dan Toyoda di jalur Chuo di Tokyo. Perusahaan kereta api menunggu ekspansi di masa depan jika penelitian ini mengkonfirmasi penghematan energi dan investasi yang signifikan. Menurut laporan, lebih dari selusin operator kereta api, termasuk Tokyo Metro Co., mengikuti perkembangan dengan minat.
Namun, mempertahankan keadaan superkonduktor membutuhkan pendinginan terus menerus dari nitrogen cair dari kabel, sehingga kekuatan khusus sangat penting. Hambatan, seperti mengurangi biaya material dan membangun protokol pemeliharaan, tetap sebelum teknologi dapat diimplementasikan.
Menurut Tomita, begitu kabel yang dipasang memanjang setidaknya satu kilometer, penghematan energi melebihi listrik yang diperlukan untuk pendinginan, yang membuat sistem efisien dalam energi. Dia juga mencatat bahwa diproyeksikan bahwa biaya pemasangan akan kurang dari setengah gardu, yang umumnya harganya sekitar satu miliar yen (sekitar $ 6,85 juta).
Tokyo Metro mengatakan: “Konsolidasi gardu di pusat Tokyo akan mengarah pada penggunaan yang efektif dari situs sebelumnya dan meningkatkan kekurangan tenaga kerja untuk pemeliharaan dan manajemen. Di sisi lain, ada masalah eksklusif dari meter yang bukan biaya, seperti mendapatkan lokasi dan kesulitan melakukan inspeksi pemeliharaan.”
Tomita berkata: “Saya ingin bekerja sama dalam perluasan bertahap bagian sambil menjamin kontrol kualitas, dan berkontribusi untuk meninggalkan dua burung dari batu yang memecahkan kekurangan tenaga kerja dan mengatasi konservasi energi.”
(Jepang asli dari Suzuko Araki dan Yasuyoshi Tanaka, Departemen Berita Sains dan Lingkungan)
