欧洲正在铺设海底电缆，以便在不同时段不同国家之间传输新能源产生的电力。但是，远距离传输电力仍然面临一个难以解决的问题传输过程中，大量电力会损耗掉，非常可惜。科学家将如何解决这个问题?

当你打开一盏灯的时侯，无数的电子都会在那一瞬间穿过电线，让灯亮起来。数万亿个电子一起通过细小的电缆进行了一次漫长的旅行。

在这个过程中，电子们失去了许多同胞，因为有些电子并不能顺利地穿过电缆(在物理学上，电缆的这种特性叫做电阻。除了超导体之外，所有电缆或电器都有电阻)。由于世界上有数百万千米长的电缆在电子到达最终目的地之前，大约10％的电力就已经损耗掉了。

为了应对气候变化，科学家正在利用风能和太阳能发电，来代替燃煤发电，减少温室气体的排放。但是，不管电力来自哪里，都需要输送给用户，在这个过程中都会面临电力损耗的问题。怎样才能解决这个问题?物理学家和工程师把希望寄托在超导电缆上。

在波兰，用英国的电

最早的电厂，如1882年开始运行的英国霍本高架桥电站( Holborn Viaduct)，为工厂、酒店和街道照明提供电力。这些电厂很小，而且烧的是煤如今，它们的功能强大了很多，电缆网络也发生了很大的化，但发电的基本原理并未改变。

波兰的贝查托( Belchatow)电力综合体是目前欧洲最大的燃煤发电厂，每年的发电量多达28兆瓦时，即280亿千瓦时(1千瓦时就是我们常说的1度电)，足够500多万户家庭使用。在燃煤发电厂里，电力都是由蒸汽涡轮机驱动发电机产生的，而驱动涡轮机的蒸汽来自烧煤的大型锅炉。

每天晚上，当波兰人开始做晚饭时，能源需求就会急剧上升，电厂就需要燃烧更多的煤炭，发更多的电。

然而，燃烧煤会释放出二氧化碳之类的温室气体，加剧全球变暖。这座巨大的波兰电厂每年大概会排放3700万吨二氧化碳，是欧洲对气候影响最大的工厂。通过风力、太阳能等可再生能源发电，产生的温室气体比燃煤发电要少得多，但发电量有时不稳定，也难以根据人们的需求进行调整。你完全可以想像，如果在一个阴暗的天气里，波兰人只能使用可再生能源产生的电力的话，那他们还能做饭吗?答案是，可以!只要铺设了新的电缆，就可以将电力快速地输送到需要的地方。为此，欧洲各国正在大力扩展电网。比如，丹麦和英国的能源公司正在合作开展“维京连接”项目( Viking Link)，铺设一条长达630千米的海底电缆。

在未来几年里，“昂纳多·达·芬奇号( Leonardo da Vinci)电缆船将持续运转.在英国和丹麦之间铺设海底电缆。这个项目预计在2023年12月完工，正式运行后，可以传输1400兆瓦的电力。

当风力较强，英国的风力涡轮机产生了多余的电力时，这些电力就可以输送到丹麦和欧洲其他国家。大约36小时后，当这场大风刮到丹麦的海上风力发电场时，丹麦产生了多余的电力，就可以“还给”英国。预计到2030年，“维京连接”输送的电量将达到9太瓦，相当于150万户家庭的用电量。

传输过程中还是会损耗一些电力。根据估算，如果通过“维京连接”的两条电缆输送1400兆瓦的电力，那么大约有20兆瓦将在输送途中以热量的形式消耗掉。20兆瓦听起来可能并不是很多，但这数字却是霍本高架桥电站最大发电量的200倍。

如果能源公司可以铺设比“维京连接项目更粗的电缆，并以更高的电压传输电力，那么损耗将会减少。但是，想用这种方式铺设一个能够覆盖欧洲甚至整个世界的电网是不可能的。而超导体或许可以解决电力损耗的问题。

超导体零损耗

“维京连接”项目所用的电缆每600千米就会损耗20兆瓦的电力，但在相同距离上，超导体的损失几乎为零。

超导体的概念可以追溯到1911年。当时，荷兰物理学家卡末林昂内斯( Kamerlingh Onnes)研究了一些材料在极低温度下的性质。以英国物理学家开尔文为代表的科学家认为，金属在绝对零度(273.15C)时，电阻会変得无穷大，此所有电子都无法通过金属电缆。但是内斯不认同这样的观点。1911年4月8日，他给-269C的水银通电时，观测到水银的电阻变成了零。正如内斯后来所说，这种材料具有“超导性”。

不过，需要液氮冷却之后，才具有超导性的电缆不太实用，因为很不方便，而且成本太高。所以，科学家希望能找到种在更高温度下就具有超导性的材料，他们将这种材料命名为高温超导体。

印度科学家的惊人发现

2018年夏天，印度班加罗尔科学院的两位物理学家安舒·潘迪( Anshu Pandey)和德夫库马尔·塔帕(DevKumar Thapa)发表了一项轰动世界的研究结果。他们宣称已经制造出了一种能在13℃下具有超导性的、由金和银纳米粒子组成的混合物。

这个研究结果刊登在一个学术网站上之后，就引发了热议。麻省理工学院的物理学家布莱恩·斯金纳( Brian Skinner)仔细查看潘迪的研究数据时，发现了一些无法用常理解释的问题。斯金纳向印度科学院提出了疑问，但潘迪和塔帕只是回答说，他们正在等待同事的验证。2019年5月他们又发表了一篇修改后的论文，但仍有很多问题有待解答。

现在，印度的究结果还无法重现，所以我们不知道潘迪和塔帕是否真的做出了这项物理学史上的重大发现。如果他们的发现属实，那么超导电缆将被大规模生产，让高效计算机、超精的测量设备以及可以自由、无阻碍地向需要电力的地方供电的全球电网成为可能。

最近，科学家已经找到了几种常温超导体。比如在2020年10月份，美国罗切斯特大学的科学家发现了一种在15℃就具有超导性的材料，但这种材料仍然无法投入实用，因为要在260万个大气压下，它才具有超导性。

电力全球化

个由超导电缆组成的全球电网意味着，在冬天光照时间较短时，我们可以从撒哈拉沙漠的太阳能电池中获取电力，因为那里光照时间长，能够蓄积更多的太阳能;而在夜间，欧洲的风力涡轮机会将电力输送到澳大利亚，因为在这个时侯，欧洲人都在睡觉，不会使用这些电力。如果能在无电阻的情况下实现全球电力分配，那么研究新型的、可以存储绿色能源的巨大电池就不再那么重要了，超导材料将真正改变人们的能源使用方式。