Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han descubierto que el plástico aislante utilizado en los cables de alto voltaje puede soportar un voltaje un 26 por ciento más alto si se agregan bolas de carbono de tamaño nanométrico. Esto podría resultar en enormes ganancias de eficiencia en las redes eléctricas del futuro, que son necesarios para lograr un sistema energético sostenible.

Las fuentes de energía renovable del mañana a menudo se encontrarán lejos del usuario final. Turbinas de viento, por ejemplo, son más eficaces cuando se colocan en el mar. La energía solar tendrá el mayor impacto en el sistema energético europeo si se centra en el transporte de energía solar desde el norte de África y el sur de Europa hasta el norte de Europa.

"Reducir las pérdidas de energía durante la transmisión de energía eléctrica es uno de los factores más importantes para los sistemas energéticos del futuro, ", dice el investigador de Chalmers Christian Müller." Los otros dos son el desarrollo de fuentes de energía renovables y tecnologías para el almacenamiento de energía ".

Junto con colegas de la Universidad Tecnológica de Chalmers y la empresa Borealis en Suecia, ha encontrado un método poderoso para reducir las pérdidas de energía en cables de corriente alterna. Los resultados se publicaron recientemente en Materiales avanzados .

Los investigadores han demostrado que diferentes variantes de la bola de carbono C60, un nanomaterial del grupo molecular fullereno, proporcionan una fuerte protección contra la rotura del plástico aislante utilizado en los cables de alta tensión. Hoy en día, el voltaje en los cables debe limitarse para evitar que la capa de aislamiento se dañe. Cuanto mayor sea el voltaje, más electrones pueden filtrarse hacia el material de aislamiento, un proceso que conduce al colapso.

Basta con añadir cantidades muy pequeñas de fullereno al plástico aislante para que resista un voltaje un 26 por ciento más alto. sin que el material se rompa, que el voltaje que puede soportar el plástico sin el aditivo.

"Ser capaz de aumentar el voltaje hasta este punto daría como resultado enormes ganancias de eficiencia en la transmisión de energía en todo el mundo, "dice Christian Müller." Un problema importante en la industria es cómo se puede mejorar la eficiencia de transmisión sin hacer que los cables de alimentación sean más gruesos, ya que son muy pesados ​​y difíciles de manejar ".

El uso de aditivos para proteger el plástico aislante ha sido un concepto conocido desde la década de 1970, pero hasta ahora se desconocía exactamente qué y cuánto agregar. Como consecuencia, Actualmente, los aditivos no se utilizan en absoluto para este propósito. y el material aislante se fabrica con el mayor grado posible de pureza química.

En años recientes, otros investigadores han experimentado con fullerenos en las partes eléctricamente conductoras de cables de alto voltaje. Hasta ahora, aunque, se desconoce que la sustancia pueda ser beneficiosa para el material aislante.

Los investigadores de Chalmers ahora han demostrado que los fullerenos son los mejores estabilizadores de voltaje identificados para el plástico aislante hasta ahora. Esto significa que tienen una capacidad hasta ahora insuperable para capturar electrones y así proteger otras moléculas de ser destruidas por los electrones.

Para llegar a estos hallazgos, Los investigadores probaron una serie de moléculas que también se utilizan en la investigación de células solares orgánicas en Chalmers. Las moléculas se probaron utilizando varios métodos diferentes, y se agregaron a piezas de plástico aislante que se utilizan para cables de alta tensión. A continuación, las piezas de plástico se sometieron a un campo eléctrico creciente hasta que crujieron. Los fullerenos resultaron ser el tipo de aditivo que protege más eficazmente el plástico aislante.

El siguiente paso consiste en probar el método a gran escala en cables completos de alta tensión para corriente alterna. Los investigadores también probarán el método en cables de alto voltaje para corriente continua, ya que la corriente continua es más eficiente que la corriente alterna para la transmisión de energía a distancias muy largas.