Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, han desarrollado un nuevo material aislante de baja conductividad que ofrece mejoras significativas en las propiedades y el rendimiento de los cables de alta tensión de corriente continua o cables HVDC.
Los cables de corriente continua de alto voltaje con capacidad para transportar electricidad de manera eficiente a largas distancias juegan un papel vital en el suministro de electricidad. Por lo tanto, optimizar su rendimiento es un desafío importante. Con ese objetivo en mente, los científicos de Chalmers han ideado un nuevo material de aislamiento, cuya conductividad es tres veces inferior a la de otros tipos de aislantes.
Los cables HDVC, esenciales en la transición energética
El transporte eficiente de electricidad a larga distancia es esencial en la transición hacia un mundo impulsado por energías renovables, ya que las fuentes de suministro suelen estar ubicadas lejos de las ciudades, precisamente donde existe la mayor parte de la demanda. Por ello, los cables HVDC son el medio más eficiente para 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. Actualmente ya se están llevando a cabo muchos proyectos para llevar a cabo conexiones eléctricas entre diferentes partes del mundo.
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.
Por tanto, los investigadores de Chalmers presentan una forma novedosa de reducir la conductividad del material aislante.
Nuevo material basado en polietileno
La base del nuevo material es el polietileno, que ya se utiliza para aislar los cables HVDC existentes. Ahora, al agregar cantidades muy pequeñas, cinco 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 su potencial en usos industriales 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 deseado es una gran ventaja», dice Christian Müller, líder de la investigación y profesor del Departamento de Química e Ingeniería Química de Chalmers.
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 nuevos campos 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», concluye el profesor Müller.