東日本旅客鉄道(JR東日本)は2022年6月7日、世界初となる鉄道用超伝導フライホイール蓄電システムの実証実験を開始したというプレスリリースを発表した。
電車のブレーキ時に発生する回生電力を有効活用する目的で超伝導フライホイール蓄電システムを開発したという。では、この超伝導フライホイール蓄電システムとはどのようなものだろうか、今回はそんな話題について触れたいと思う。
鉄道用超電導フライホイール蓄電システムの仕組み
JRは、世界初となる鉄道用超伝導フライホイール蓄電システムの実証実験を開始したと発表した。この鉄道用超伝導フライホイール蓄電システムは、JR東日本研究開発センター環境技術研究所が開発。中央本線穴山変電所に設置され、2022年6月8日より実証試験を開始するという。
ではなぜ、鉄道用超伝導フライホイール蓄電システムを開発したのだろうか。
実は、電車がブレーキをかける時、回生電力というエネルギーが発生する。この回生電力は、架線を通じて他の列車が活用する。しかし、同じ変電所区間に他の列車が走行していない場合は、その回生電力は、使われることはなく無駄になってしまう。そこでこの回生電力を蓄電するシステムとして超伝導フライホイール蓄電システムを開発したのだ。
では、この超伝導フライホイール蓄電システムとはどのようなものだろうか。下図をご覧いただきたい。
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JR東日本が開発した鉄道用超伝導フライホイール蓄電システム(出典:JR東日本)
超伝導フライホイール蓄電システムは、大きく3つで構成されている。まず、超伝導磁気軸受。超伝導による磁力を発生させ、フライホイールロータを浮上させるものだ。2つ目は、フライホイールロータ。高速回転で、回生電力を回転エネルギーとして蓄えるものだ。そして、最後は、発電電動機。電気エネルギーと回転エネルギーを相互に変換するもの。電車からの回生電力を架線を通じて、回転エネルギーに変換したり、回転エネルギーを電気エネルギーに変換したりする役目を果たしている。
鉄道用超電導フライホイール蓄電システムの用途とは!?
次に、鉄道用超伝導フライホイール蓄電システムがどのように活用されるのかを説明したい。
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鉄道用超伝導フライホイール蓄電システムの充放電イメージ(出典:JR東日本)
電車のブレーキ時に発生する回生電力が架線、電力変換装置を通じて超伝導フライホイール蓄電システムに蓄電。逆に、電車が上り坂や加速している時に、超伝導フライホイール蓄電システムに蓄電した電気を電力変換装置、架線を通じて、電気を電車へ供給するというものだ。
このシステムによる年間の省エネ効果は146MWh/年だという。また、超伝導を活用しているため、充放電の繰り返しによって、フライホイール部分に摩擦がないので性能が劣化せず、有害物質を含まない構造のため、環境に優しい特徴もあるのだ。
いかがだっただろうか。超電導フライホイール蓄電システムの鉄道への応用は世界初という。とても興味深い取り組みだ。
