Los cables de corriente continua de alto voltaje que pueden transportar electricidad de manera eficiente a largas distancias juegan un papel vital en nuestro suministro de electricidad. Por lo tanto, optimizar su rendimiento es un desafío importante. Con ese objetivo en mente, científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, presentar un nuevo material aislante hasta tres veces menos conductivo, ofreciendo mejoras significativas en las propiedades y el rendimiento de dichos cables.

Si vamos a hacer la transición a un mundo impulsado por energías renovables, el transporte eficiente de electricidad a larga distancia es esencial, desde el suministro:fuentes de energía renovables como parques eólicos y solares, así como represas hidroeléctricas, a menudo se encuentra lejos de las ciudades, donde existe la mayor parte de la demanda. Cables de corriente continua de alto voltaje, o cables HVDC, son el medio más eficiente de transportar electricidad a largas distancias. Los cables HVDC con una capa de aislamiento pueden enterrarse bajo tierra o colocarse en el lecho marino, permitiendo una expansión considerable de las redes, y actualmente se están llevando a cabo muchos proyectos para conectar diferentes partes del mundo. En Europa, por ejemplo, el proyecto NordLink conectará el sur de Noruega y Alemania, y proyectos de cable HVDC forman una parte importante de la energiewende, El plan general de Alemania para pasar a un suministro de energía más sostenible desde el punto de vista medioambiental.

"Para que podamos manejar la creciente demanda mundial de electricidad, Los cables HVDC eficientes y seguros son un componente esencial. El suministro de energía renovable puede fluctuar, por lo que poder transportar electricidad a través de redes de larga distancia es una necesidad para garantizar una distribución estable y confiable, "dice Christian Müller, líder de la investigación y profesor del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Chalmers.

Durante el transporte, debe perderse la menor cantidad de energía posible. Una forma de reducir las pérdidas de transmisión es aumentando el nivel de voltaje de corriente continua.

"Sin embargo, un aumento en la tensión de transmisión afecta negativamente al aislamiento de un cable HVDC, "explica Xiangdong Xu, especialista en investigación en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Chalmers.

"Las tensiones de campo eléctrico más altas resultantes podrían manejarse si la conductividad eléctrica del material de aislamiento se redujera lo suficiente".

Los investigadores ahora presentan una forma novedosa de reducir la conductividad de un material aislante.

Un material que confiere a los cables una conductividad tres veces menor.

La base del nuevo material es el polietileno, que ya se utiliza para aislamiento en cables HVDC existentes. Ahora, agregando cantidades muy pequeñas (5 partes por millón) del polímero conjugado conocido como poli (3-hexiltiofeno), los investigadores pudieron reducir la conductividad eléctrica hasta tres veces

El aditivo también conocido como P3HT, es un material ampliamente estudiado, y dadas las pequeñas cantidades necesarias, abre nuevas posibilidades para los fabricantes. Otras posibles sustancias que se han utilizado anteriormente para reducir la conductividad son nanopartículas de varios óxidos metálicos y otras poliolefinas, pero estos requieren cantidades significativamente mayores.

"En ciencia de materiales, Nos esforzamos por utilizar aditivos en cantidades tan pequeñas como sea posible, con el fin de aumentar el potencial para su uso en la industria y para un mejor potencial de reciclaje. El hecho de que solo se requiera una cantidad muy pequeña de este aditivo para lograr el efecto es una gran ventaja, "dice Christian Müller.

Un descubrimiento que podría conducir a un nuevo campo de investigación

Polímeros conjugados, como P3HT, se han utilizado en el pasado para diseñar componentes electrónicos flexibles e impresos. Sin embargo, esta es la primera vez que se utilizan y prueban como aditivo para modificar las propiedades de un plástico básico. Por lo tanto, los investigadores creen que su descubrimiento podría conducir a numerosas aplicaciones y direcciones nuevas para la investigación.

"Nuestra esperanza es que este estudio realmente pueda abrir un nuevo campo de investigación, inspirar a otros investigadores a estudiar el diseño y la optimización de plásticos con propiedades eléctricas avanzadas para aplicaciones de almacenamiento y transporte de energía, "dice Christian Müller.

El artículo científico, titulado "Reutilización de poli (3-hexiltiofeno) como aditivo reductor de la conductividad para aislamiento de alto voltaje a base de polietileno, "ha sido publicado en la revista Materiales avanzados .