石墨烯超导电网GraphGrid深度：室温超导输电首次在城市配电网中实现

石墨烯超导电网GraphGrid深度

2030年9月，德国能源公司E.ON与英国石墨烯制造商Versarien联合宣布，柏林市中心的GraphGrid石墨烯超导配电网项目正式投入商业运营。该项目在12公里的城市配电线路上部署了石墨烯基室温超导电缆，实现了零电阻输电。

电力在传输过程中的损耗是全球能源系统的重大低效来源。传统铜缆在长距离输电中的损耗约为5%至8%，城市配电网中的损耗约为3%至5%。全球每年因输电损耗浪费的电力约为1.2万亿千瓦时，相当于日本全年的电力消费量。

GraphGrid使用的超导电缆基于2024年发现的石墨烯-氢化镧复合材料。这种材料在室温（约20摄氏度）和相对温和的压力条件（约10万个大气压，远低于早期室温超导材料所需的数百万大气压）下表现出超导特性。Versarien利用化学气相沉积（CVD）工艺将该材料制备成薄膜，再卷绕成电缆。

Versarien CEO Neill Ricketts表示：「GraphGrid的超导电缆直径仅为传统铜缆的三分之一，但载流能力高出10倍。在寸土寸金的城市地下管廊中，这是一个巨大的优势。」

E.ON柏林项目负责人Klaus Müller提供了实际运营数据：GraphGrid线路的输电损耗为0.3%（主要来自冷却系统的能耗），而同线路改造前的传统铜缆损耗为4.2%。按柏林市中心的负荷计算，每年可节省约1500万千瓦时的电力。

GraphGrid项目总投资约为1.8亿欧元，其中电缆材料成本约8000万欧元，冷却系统和安装成本约1亿欧元。E.ON的经济性分析显示，以节省的电力计算，投资回收期约为12年。

GraphGrid项目面临的主要技术挑战是冷却系统。虽然超导材料在室温下工作，但为了维持稳定的超导状态，电缆需要在约15摄氏度的环境下运行，因此需要一套轻量化的制冷系统。Versarien正在开发不需要外部制冷的第二代超导电缆，目标温度提升至30摄氏度。

E.ON计划在2031年将GraphGrid扩展到柏林全市的主要配电干线，并在汉堡和慕尼黑启动类似的超导电网项目。