Resistência elétrica zero para novas aplicações

Como supercondutores transformam a gestão da energia

Um potencial de mudar o jogo para Nexans

Novos processos desenvolvidos em universidades e laboratórios nacionais ou industriais permitiram a fabricação de camadas finas para supercondutores.

Estas camadas são feitas de cristais de cerâmica planos, em que a corrente de energia corre por dentro dos cristais. As camadas finas são perfeitas, peças cristalinas simples, que nos permitiram compreender que a conectividade e o alinhamento dos cristais estão direcionando o desempenho de alta tensão em todas as cerâmicas supercondutoras, seja em camadas depositadas como cobre, ou em moldes de fundição, como grandes quantidades de cobre bismuto.

Em escala laboratorial, se extrapolarmos a corrente obtida em um micrometro (µm) revestido com camada de uma seção transversal de 1 cm, pode-se atingir o equivalente a vários milhões de Amps de um supercondutor otimizado utilizando tecnologias semelhantes às utilizadas na microeletrônica. Isso supera amplamente as poucas centenas de A/cm² possíveis na massa de cerâmica obtida por fundição em fusão.

Em termos de sistemas de cabos, o passo fundamental foi combinar e adaptar o know-how na fabricação do fio, do design do cabo e da produção deste novo tipo de material.

O mais recente e maior projeto para um local de ensaios da LIPA (Autoridade de Long Island Power) é uma poderosa demonstração de um esforço colaborativo para que o know-how e habilidades de fabricação de cabos da Nexans contribuam decisivamente.

Este esforço colaborativo culminou em 600 metros de comprimento de cabo, conectando duas subestações e operando a -200 ° C (nitrogênio líquido). Ele é capaz de transmitir 600 MVA - ou seja, 3 vezes mais energia do que as linhas existentes usando as mesmas estruturas - com menor impacto ambiental (fig 2).

Aplicações de supercondutores estão agora emergindo lentamente do laboratório para o mundo real, com cabos e novos tipos de dispositivos em operação real em redes de energia. Numa altura em que as preocupações de energia estão criando manchetes, a supercondutividade está se tornando uma alternativa prática para dispositivos regulares, uma vez que são menores, mais leves e mais eficientes.

A tecnologia é relevante para várias aplicações:

  • Transmissão de alta tensão em percursos críticos com mais energia e menor impacto ambiental;

  • Limitação da falha de corrente para reduzir os danos aos equipamentos e ajudar a proteger a rede mais facilmente de curto-circuitos (fig 1);

  • Armazenamento de energia (ou compensação) utilizando bobinas supercondutoras de alta indutância com perdas reduzidas;

  • Canal compacto de conversão de energia altamente eficiente (geradores-cabos-motores) para a energia offshore, todos os navios elétricos ou aviões.

Enquanto ainda é difícil trabalhar com materiais HTS atualmente,atividades científicas intensas tornam cada vez mais possívei descobertas importantes a curto prazo,com a produção de alta escala de técnicas de revestimento de camada como os engenheiros elétricos focados em trabalhos de supercondutividade. Mesmo pequenas, melhorias em materiais supercondutores, reprodutibilidade e desempenho poderiam acelerar significativamente o desenvolvimento e a generalização das aplicações supercondutoras. A experiência da Nexans em soluções completas para sistemas supercondutores poderia permitir que os clientes rapidamente tirassem proveito do potencial da supercondutividade para alcançar novos avanços.

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fig 1: limite médio de falha na corrente por unidade para garantir a segurança na planta industrial alemã

 

 

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fig 2: projeto LIPA: primeiro cabo HTS supercondutor de alta tensão do mundo