Des fils supraconducteurs révolutionnaires : un pas de géant vers l’avenir énergétique

ParisDes chercheurs de l'Université de Buffalo ont mis au point le segment de fil superconducteur à haute température (HTS) le plus performant au monde en utilisant l'oxyde de baryum cuivre et de terres rares (REBCO). Ce nouveau fil possède la plus haute densité de courant et la plus grande force de pincement dans tous les champs magnétiques et températures allant de 5 kelvin à 77 kelvin. Ces avancées non seulement établissent de nouveaux records, mais elles rapprochent également de l'objectif de rendre ces fils économiquement viables pour une utilisation industrielle à grande échelle.

Les fils à haute température offrent de nombreuses applications.

• Production d'énergie, y compris le doublement de la capacité des éoliennes en mer
• Systèmes de stockage d'énergie magnétique supraconducteurs à l'échelle du réseau
• Transmission sans perte de courant en lignes haute tension CC et CA
• Transformateurs, moteurs et limiteurs de courants de défaut supraconducteurs très efficaces pour le réseau

La fusion nucléaire commerciale promet de fournir une énergie propre et inépuisable. Environ 20 entreprises privées à travers le monde s'investissent dans le développement de cette technologie en investissant massivement dans les fils supraconducteurs à haute température.

Dans cette étude, les fils HTS ont montré des performances exceptionnelles. À 4,2 kelvin, ils transportaient 190 millions d'ampères par centimètre carré sans champ magnétique et 90 millions d'ampères par centimètre carré avec un champ magnétique de 7 teslas. À 20 kelvin, la température cible pour la fusion nucléaire commerciale, les fils transportaient encore 150 millions d'ampères par centimètre carré sans champ magnétique et 60 millions d'ampères par centimètre carré avec un champ magnétique de 7 teslas. Ces résultats impressionnants sont cruciaux pour les technologies futures.

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Les fils peuvent maintenir des vortex magnétiques de manière très intense, avec des forces atteignant jusqu'à 6,4 téranewtons par mètre cube. Cela démontre que des améliorations significatives de performance sont envisageables, ce qui pourrait réduire le coût des fils HTS dans les applications commerciales.

Le fil HTS a été fabriqué grâce à des méthodes avancées, telles que le dépôt assisté par faisceau d'ions (IBAD) pour le MgO et la création de défauts nanocolonaires par des techniques de séparation de phase et d'auto-assemblage. Ce procédé ajoute de minuscules colonnes non supraconductrices à des distances infimes, améliorant ainsi la capacité du fil à piéger les vortex magnétiques et à transporter des courants électriques plus élevés.

Les récents progrès dans les performances des fils HTS offrent des avantages pratiques. Ces améliorations pourraient rendre les technologies supraconductrices plus accessibles commercialement. Le secteur énergétique pourrait en tirer de grands bénéfices, ce qui permettrait une transmission d'énergie plus efficace et fiable. De plus, les avancées dans la fusion nucléaire commerciale pourraient aboutir à une source illimitée d'énergie propre, augmentant ainsi l'importance de ces développements.

Les avancées de l'Université de Buffalo sur les fils à haute température sont une avancée majeure. Ces améliorations pourraient rendre la technologie des supraconducteurs cruciale pour la production, la transmission et le stockage d'énergie. Ce progrès pourrait entraîner une meilleure efficacité énergétique et une durabilité accrue, ayant un impact sur tout, du réseau électrique à la fusion nucléaire commerciale.