Un nuevo material aislante aumenta el rendimiento de las redes eléctricas de transporte: es hasta tres veces menos conductor

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, los científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers presentan un nuevo material de aislamiento hasta tres veces menos conductor, que ofrece mejoras significativas en las propiedades y el rendimiento de dichos cables.

El transporte eficiente de electricidad a larga distancia es esencial en la transición energéticca, ya que el suministro de fuentes de energía renovable 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. Los 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, lo que permite una expansión considerable de las redes, y actualmente se están llevando a cabo muchos proyectos para conectar diferentes partes del mundo.

“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 Chalmers. Universidad de Tecnologia."

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 del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Chalmers.

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

Una conductividad tres veces menor

La base del nuevo material es el polietileno, que ya se utiliza para aislar los cables HVDC existentes. Ahora, al agregar 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 estas requieren cantidades significativamente mayores.

“En la ciencia de los materiales, nos esforzamos por utilizar aditivos en cantidades tan pequeñas como sea posible, con el fin de aumentar el potencial para que se utilicen 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.

Los polímeros conjugados, como P3HT, se han utilizado en el pasado para diseñar componentes electrónicos impresos y flexibles. 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, inspirando 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.