SMESは、貯蔵効率が高く、電気の貯蔵・放出の高速制御が可能であることから、電力系統の負荷平準化や系統制御など様々なニーズに対応できる電力設備として、早期実用化が期待されているが、容量の拡大や信頼性、コスト低減等の課題も多く、未だ実用化に至っていない。そのため同社では、昭和57年からSMESの研究を開始し、平成2年には有浦川水力発電所で小型SMES(8 Wh)の電力系統連系試験を実施、さらに平成4年から九州大学と共同で小型モジュール構成SMES(10 Wh)の研究が進められてきた。

　平成6年からは、SMESの実用化に必要な技術開発を目指し、世界最大級の貯蔵容量1 kWh、最大出力1,000 kWのモジュール型モデル機の研究開発が4大学(九州大学，大分大学，鹿児島大学，福岡大学)、4メーカー(東芝，日立製作所，富士電機，神戸製鋼所)との産学共同で進められてきた。開発コンセプトは、�@大容量化技術への対応、�A系統制御用機器として機能面の充実、�Bシステムの高信頼度化、�C環境に配慮したシステム構成と設定されている。

　装置の特徴は次の通り。：拡張性・信頼性を目指した2モジュール構成(DC500 V, 1000 A定格, 3個のコイルと1台の交直変換装置でモジュールを構成)。漏洩磁界低減のためのトロイダル配置。パルス運転時の損失低減のためのNbTi浸漬冷却のより線導体。電磁力支持を考慮した変形D型(D型の外側部分に直線部を設けた構造)の超電導コイル(6個)。液体ヘリウム量削減、コイルクエンチの波及防止のためのコイル毎のFRP製液体ヘリウム容器。高温超電導体(Bi2212のバルク材)を使用した電流リード。40ι/hのレシプロエンジン方式の冷凍装置。電流型自励式で高調波抑制のための12相整流方式交直変換装置(2台)。2モジュールの系統制御機能、64ch高速計測機能、独自の外部制御機能を装備した監視制御装置。

　SMESの先駆者で、ESK計画のアドバイザーでもある入江冨士男九州大学名誉教授は「小規模ではあるが、私の長年の夢が実現され感激している。これを契機にSMESの研究が躍進し、実用化した社会を見届けたい」と抱負を語っている。設備を視察した電力中央研究所の植田清隆理事は「超電導電力応用にとって歴史に残る大プロジェクトである。今後の性能試験にて、現在の超電導技術で、どの程度SMESの特徴が達成できるかを明確にし、実用化へ向けての課題を提示してくれることを大いに期待したい」と感想を述べている。

　本開発の責任者である超電導グループの堤克哉主席研究員は「今回、実用化に一歩近づいた。しかし、実用化には今回の数百倍以上の容量が必要であり、超電導コイルの大容量化等の技術的課題を解決するとともに、コスト低減が急務である。また、ESKの研究開発により得られた成果は、国のSMES研究開発プロジェクトに積極的に反映させていく予定である」と話している。なお、研究開発には同グループの林秀美、金高仁、三宮庸生、本田和男、今吉忠利のほか、島田一人(東芝)、森本博(日立)、坊野敬昭(富士)、山村秀政(神鋼)の諸氏が主に携わっている。

　今後、6 kV配電線に連系して、モジュールの特性、負荷変動や電圧変動の調整、長時間電力貯蔵、実用化機器としての運用性・保守性・信頼性などSMESの性能や効果を検証・評価する試験を行い、実用化を目指した研究に邁進するとのことである。

(What is ESK)

図1 : ESKの基本回路構成

図2 : ESK設置図