Pesquisadores da Chalmers University of Technology descobriram que o plástico de isolamento usado em cabos de alta tensão pode suportar uma tensão 26 por cento maior se bolas de carbono do tamanho de nanômetros forem adicionadas. Isso pode resultar em enormes ganhos de eficiência nas redes de energia do futuro, necessários para alcançar um sistema de energia sustentável.

As fontes de energia renováveis ​​de amanhã serão freqüentemente encontradas longe do usuário final. Turbinas eólicas, por exemplo, são mais eficazes quando colocados no mar. A energia solar terá o maior impacto no sistema de energia europeu se o foco for no transporte de energia solar do Norte da África e do Sul da Europa para o Norte da Europa.

“Reduzir as perdas de energia durante a transmissão de energia elétrica é um dos fatores mais importantes para os sistemas de energia do futuro, "diz o pesquisador Chalmers Christian Müller." Os outros dois são o desenvolvimento de fontes de energia renováveis ​​e tecnologias para armazenamento de energia. "

Junto com colegas da Chalmers University of Technology e da empresa Borealis na Suécia, ele descobriu um método poderoso para reduzir as perdas de energia em cabos de corrente alternada. Os resultados foram publicados recentemente em Materiais avançados .

Os pesquisadores mostraram que diferentes variantes da bola de carbono C60, um nanomaterial no grupo molecular do fulereno, fornecem forte proteção contra quebra do plástico de isolamento usado em cabos de alta tensão. Hoje, a tensão nos cabos deve ser limitada para evitar que a camada de isolamento seja danificada. Quanto maior a tensão, mais elétrons podem vazar para o material de isolamento, um processo que leva ao colapso.

É suficiente adicionar pequenas quantidades de fulereno ao plástico de isolamento para que ele suporte uma tensão 26 por cento maior, sem o material quebrar, do que a tensão que o plástico sem o aditivo pode suportar.

"Ser capaz de aumentar a tensão nesta extensão resultaria em enormes ganhos de eficiência na transmissão de energia em todo o mundo, "diz Christian Müller." Um grande problema na indústria é como a eficiência da transmissão pode ser melhorada sem tornar os cabos de alimentação mais grossos, uma vez que já são muito pesados ​​e difíceis de manusear. "

O uso de aditivos para proteger o plástico de isolamento é um conceito conhecido desde os anos 1970, mas até agora não se sabia exatamente o que e quanto adicionar. Consequentemente, aditivos atualmente não são usados ​​para esse fim, e o material de isolamento é fabricado com o mais alto grau de pureza química possível.

Nos últimos anos, outros pesquisadores fizeram experiências com fulerenos nas partes eletricamente condutoras de cabos de alta tensão. Até agora, no entanto, não se sabe se a substância pode ser benéfica para o material de isolamento.

Os pesquisadores Chalmers demonstraram agora que os fulerenos são os melhores estabilizadores de tensão identificados para o plástico de isolamento até agora. Isso significa que eles têm uma capacidade até então insuperável de capturar elétrons e, assim, proteger outras moléculas de serem destruídas pelos elétrons.

Para chegar a essas descobertas, os pesquisadores testaram várias moléculas que também são usadas na pesquisa de células solares orgânicas na Chalmers. As moléculas foram testadas usando vários métodos diferentes, e foram adicionados a pedaços de plástico de isolamento usados ​​para cabos de alta tensão. Os pedaços de plástico foram então submetidos a um campo elétrico crescente até estalar. Os fulerenos acabaram por ser o tipo de aditivo que protege de forma mais eficaz o plástico isolante.

A próxima etapa envolve testar o método em grande escala em cabos completos de alta tensão para corrente alternada. Os pesquisadores também vão testar o método em cabos de alta tensão para corrente contínua, uma vez que a corrente contínua é mais eficiente do que a corrente alternada para transmissão de energia em distâncias muito longas.