I ricercatori della Chalmers University of Technology hanno scoperto che la plastica isolante utilizzata nei cavi ad alta tensione può sopportare una tensione superiore del 26% se si aggiungono sfere di carbonio di dimensioni nanometriche. Ciò potrebbe tradursi in enormi guadagni di efficienza nelle reti elettriche del futuro, necessarie per realizzare un sistema energetico sostenibile.

Le fonti di energia rinnovabile di domani spesso si trovano lontano dall'utente finale. Turbine eoliche, Per esempio, sono più efficaci se posizionati in mare aperto. L'energia solare avrà il maggiore impatto sul sistema energetico europeo se l'attenzione sarà rivolta al trasporto di energia solare dal Nord Africa e dall'Europa meridionale al Nord Europa.

"La riduzione delle perdite di energia durante la trasmissione di energia elettrica è uno dei fattori più importanti per i sistemi energetici del futuro, ", afferma il ricercatore di Chalmers Christian Müller. "Gli altri due sono lo sviluppo di fonti di energia rinnovabile e tecnologie per lo stoccaggio dell'energia".

Insieme ai colleghi della Chalmers University of Technology e della società Borealis in Svezia, ha trovato un metodo potente per ridurre le perdite di energia nei cavi in ​​corrente alternata. I risultati sono stati recentemente pubblicati in Materiale avanzato .

I ricercatori hanno dimostrato che diverse varianti della sfera in carbonio C60, un nanomateriale nel gruppo molecolare del fullerene, forniscono una forte protezione contro la rottura della plastica isolante utilizzata nei cavi ad alta tensione. Oggi la tensione nei cavi deve essere limitata per evitare che lo strato isolante si danneggi. Maggiore è la tensione, più elettroni possono fuoriuscire nel materiale isolante, un processo che porta alla rottura.

È sufficiente aggiungere piccolissime quantità di fullerene alla plastica isolante perché resista a una tensione superiore del 26%, senza che il materiale si rompa, rispetto alla tensione che la plastica senza l'additivo può sopportare.

"Essere in grado di aumentare la tensione fino a questo punto comporterebbe enormi guadagni di efficienza nella trasmissione di potenza in tutto il mondo, " afferma Christian Müller. "Un problema importante nel settore è come migliorare l'efficienza della trasmissione senza rendere i cavi di alimentazione più spessi, visto che sono già molto pesanti e difficili da maneggiare."

L'utilizzo di additivi per proteggere la plastica isolante è un concetto noto sin dagli anni '70, ma fino ad ora non si sapeva esattamente cosa e quanto aggiungere. Di conseguenza, gli additivi non sono attualmente utilizzati affatto allo scopo, e il materiale isolante è prodotto con il più alto grado possibile di purezza chimica.

Negli ultimi anni, altri ricercatori hanno sperimentato i fullereni nelle parti elettricamente conduttive dei cavi ad alta tensione. Fino ad ora, anche se, non è noto che la sostanza può essere utile per il materiale isolante.

I ricercatori di Chalmers hanno ora dimostrato che i fullereni sono i migliori stabilizzatori di tensione identificati finora per la plastica isolante. Ciò significa che hanno una capacità finora insuperata di catturare gli elettroni e quindi proteggere altre molecole dall'essere distrutte dagli elettroni.

Per arrivare a questi risultati, i ricercatori hanno testato una serie di molecole che vengono utilizzate anche nella ricerca sulle celle solari organiche a Chalmers. Le molecole sono state testate utilizzando diversi metodi, e sono stati aggiunti a pezzi di plastica isolante utilizzati per cavi ad alta tensione. I pezzi di plastica sono stati quindi sottoposti a un campo elettrico crescente fino a quando non hanno scoppiettato. I fullereni si sono rivelati il ​​tipo di additivo che protegge più efficacemente la plastica isolante.

Il passo successivo prevede il test del metodo su larga scala in cavi ad alta tensione completi per corrente alternata. I ricercatori testeranno anche il metodo in cavi ad alta tensione per corrente continua, poiché la corrente continua è più efficiente della corrente alternata per la trasmissione di potenza su distanze molto lunghe.