欧洲科学家历经 7 个月的努力尝试，最近成功在丹麦完成划时代的超导风机首次测试。
所谓的超导材料，即是当温度降至某个程度、达超导临界温度时，材料就会显现出两大特殊现象，其中一个特性为“零电阻”，电流在超导体内部流动时不会有任何损耗；另一个则是“抗磁性”，超导体内部磁场为零，完全排斥磁场，也被称为迈斯纳效应。
那么超导材料在风机设备中，能提升哪方面的性能呢？首先因为零电阻和完全抗磁性优点，能提高电流与产生高磁场，拉高整体的发电量，除此之外，也可以降低稀土的使用量。
传统的风机主要采用直接驱动永磁型发电机，透过稀土元素组成永久磁铁（permanent magnet），最后磁铁在线圈内旋转发电、将机械能转换成电能。目前每支风机平均得消耗 1 吨稀土，在稀土短缺、更已成为战略资源的情况下，降低稀土用量为许多产品的对策。
来自荷兰特文特大学的通讯作者 （corresponding author）Anne Bergen 表示，风机的尺寸在过去 10 年间不断增长，但转换与性能的增长水准难以跟上。现在科学家为了拦截风速更快、更稳定的风，风机高度已从现在的 90 米朝 200米迈进，但未来总不能打造400、500米高，又或是过重的风机，要再突破高度也会面对繁多的技术瓶颈，还是需要另寻突破途径。
而由欧盟资助的 EcoSwing 已经打造出 3.6MW 的超导风机，透过稀土钡铜氧化物（rare earth barium copper oxide，REBCO）制成的高温超导发电机，取代旧有的永磁发电机，其中科学家用 40 种超导材料绕成线圈，可降低稀土使用量与减轻风机重量与尺寸，随后也在寒冷多雨的丹麦西北岸小渔村曲博伦（Thyborøn）进行 7 个月的测试。
说是高温超导风机，但其实他的温度一点也不高，超导材料得在超级低温下才能运作，高温超导体系统的“高温”只是跟低温超导体相对的形容而已，EcoSwing 的超导材料是处在 -242°C 的设备中。虽然冷却工作难度高，但回馈多。
超导风机由于转换效率与功率密度双高，风机叶片也不会因迳流与过剩浪费能量，可进一步减轻风力发电机组的重量与尺寸，最终得以减少风能材料成本。
至于在丹麦的测试结果如何？ Bergen 表示，现场测试非常成功，超导涡轮机发电功率已达目标，更完成超过 650 小时的并网运作，显示超导风机可面对变速、电网故障、电磁谐波和振动等难题，盼望未来超导风机能实际应用在市场中。
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（首图来源：Flickr/skyseeker CC BY 2.0）
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