Desarrollan en la UNAM primer cable superconductor de energía
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17 de marzo de 2020

Expertos de la UNAM desarrollaron el primer cable superconductor de potencia, con superconductores de alta temperatura crítica de segunda generación o REBCO (RE para “rare earth”, bario, cobre y oxígeno), para su aplicación en la red eléctrica.

Hecho con materiales comerciales, este cable tiene menores pérdidas que los superconductores de primera generación, también conocidos como BSCCO (bismuto, estroncio, calcio, cobre, óxido de cobre). Un primer prototipo ya fue evaluado en México, y representa un éxito para nuestro país en el avance de sistemas eléctricos de vanguardia, afirmó Frederic Trillaud, investigador del Instituto de Ingeniería (II).

El logro, resultado de la colaboración entre la Subdirección electromecánica del II y el Departamento de ingeniería eléctrica de la División de Ingenierías de la Universidad de Guanajuato, fue producido con base en tierras raras.

En Alemania, Holanda y Rusia, entre otros países, se hacen cables superconductores, pero “lo novedoso del nuestro es que usamos la segunda generación de superconductores, REBCO, que tienen el potencial para transmitir una densidad de energía mayor”, reiteró.

Superconductividad

El universitario expuso que dentro de las aplicaciones de la superconductividad en el sector eléctrico, se encuentran los cables de energía superconductores para distribución subterránea, hechos de cintas superconductoras comerciales, que permiten transmitir gran cantidad de energía eléctrica, “con pérdidas depreciables en comparación con cables convencionales de alambre de cobre o aluminio”.

La tecnología más común en la actualidad (de primera generación) se basa en cintas superconductoras de alta temperatura crítica, con el nombre genérico BSCCO, producida a finales de los años 90 para mejorar la eficiencia de la transmisión de energía eléctrica y disminuir la huella de carbono.

Ahora, los universitarios innovan con la segunda generación de cables superconductores. Frederic Trillaud detalló que al pasar la corriente en un cable, genera pérdidas, pero en un cable superconductor, los gastos asociados al transporte de la corriente son menores, y así se facilita la transmisión de electricidad y se aprovecha mejor la energía.

Los expertos de la UNAM utilizan superconductores de alta temperatura crítica, aquellos que en lugar de trabajar a muy bajas temperaturas –de menos 269 grados centígrados o 4.2 Kelvin–, lo hacen a menos 190 grados centígrados; es decir, más cerca de la temperatura del nitrógeno líquido, que es de 77.3 Kelvin a la presión atmosférica.

“Eso hace una gran diferencia, porque es más difícil enfriar cuerpos a 4.2 Kelvin y mantenerlos a esta temperatura, muy cerca del cero absoluto, que a la temperatura del nitrógeno líquido. Esta nueva tecnología es intrínsecamente más económica, porque se utiliza cobre en la fabricación del REBCO, y no plata, como en los superconductores de primera generación”.

No obstante, dijo el científico, una limitante para la tecnología de segunda generación es, además de su costo elevado, la longitud de los cables obtenidos, que hasta el momento es del orden de 150 a 300 metros, sin tener que realizar conexiones eléctricas, porque las aplicaciones generalmente necesitan centenas de metros o kilómetros.

Ya se cuenta con un prototipo que fue probado en el Laboratorio de Pruebas Equipos y Materiales de la Comisión Federal de Electricidad, con la participación de Rubén Jaramillo, especialista en Sistemas Subterráneos, y Adrián González Parada, de la Universidad de Guanajuato.

El cable probado mide 1.2 metros de largo y tres centímetros de diámetro, y está compuesto de un núcleo de cobre recubierto por cintas superconductoras. “Por un cable convencional normalmente pasan de 150 o 200 amperes de corriente eléctrica, pero con las cintas de recubrimiento se eleva a más de mil 800 amperes”, resaltó Frederic Trillaud.

Para lograrlo, el dispositivo se enfría con nitrógeno líquido, a una temperatura de menos 190 grados centígrados. “Determinamos que la mayoría de la corriente eléctrica, pasa a través del superconductor, y el resto por el cobre”.

Es decir, “instrumentamos el cable con cintas superconductoras rebobinadas, lo colocamos en nitrógeno líquido y pusimos una corriente alterna que rebasa hasta tres veces la corriente máxima de diseño del cable, sin que se dañe”.

Se espera que el desarrollo de los universitarios sea probado en el Energy Lab 2.0, del Karlsruhe Institute of Technology, de Alemania. Ahí se simulará el entorno: se alimentará a través de una red eléctrica simulada y con una carga de suficiente potencia, para determinar el comportamiento de esta nueva tecnología en una red eléctrica.

Con este tipo de innovaciones, las empresas que necesitan grandes consumos de energías podrían verse beneficiadas, finalizó.

Boletín UNAM-DGCS-234/2020

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