Fili HTS da record stabiliscono le basi per una nuova era energetica

RomeScienziati dell'Università di Buffalo hanno sviluppato il segmento di filo superconduttore ad alta temperatura (HTS) più performante al mondo utilizzando ossido di rame e bario con terre rare (REBCO). Questo nuovo filo vanta la massima densità di corrente e forza di pinning in tutti i campi magnetici e le temperature comprese tra 5 e 77 kelvin. Questi miglioramenti non solo stabiliscono nuovi record, ma avvicinano anche alla realizzazione di fili più economici per un uso industriale diffuso.

I fili HTS trovano innumerevoli impieghi.

• Generazione di energia, compreso il raddoppio della potenza da generatori eolici offshore
• Sistemi di stoccaggio magnetico di energia a livello di rete con superconduttori
• Trasmissione senza perdite di energia in linee di trasmissione in corrente continua e alternata ad alta corrente
• Trasformatori, motori e limitatori di corrente di guasto superconduttori altamente efficienti per la rete

La fusione nucleare commerciale rappresenta una tecnologia promettente che potrebbe fornire un'energia pulita e inesauribile. Circa 20 aziende private nel mondo stanno sviluppando questa soluzione e investono fortemente in fili superconduttori ad alta temperatura.

In questo studio, i fili HTS hanno mostrato prestazioni eccezionali. A 4,2 kelvin, hanno trasportato 190 milioni di ampere per centimetro quadrato senza campo magnetico e 90 milioni di ampere per centimetro quadrato con un campo magnetico di 7 tesla. A 20 kelvin, la temperatura target per la fusione nucleare commerciale, i fili hanno continuato a trasportare 150 milioni di ampere per centimetro quadrato senza campo magnetico e 60 milioni di ampere per centimetro quadrato con un campo magnetico di 7 tesla. Questi risultati impressionanti sono cruciali per le tecnologie del futuro.

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I fili possono trattenere vortici magnetici con una forza fino a 6,4 teranewton per metro cubo. Questo dimostra che sono possibili miglioramenti significativi delle prestazioni, riducendo così i costi dei fili HTS per applicazioni commerciali.

Il filo HTS è stato realizzato utilizzando tecniche avanzate, come la deposizione assistita da fascio di ioni (IBAD) per MgO e la creazione di difetti nanocolonnari tramite tecniche di separazione di fase e auto-assemblaggio. Questo processo aggiunge minuscole colonne non superconduttive a distanze molto ridotte, migliorando la capacità del filo di bloccare i vortici magnetici e di trasportare correnti elettriche più elevate.

Recenti progressi nelle prestazioni dei fili HTS portano benefici pratici. Questi miglioramenti potrebbero rendere le tecnologie superconduttrici più utilizzabili a livello commerciale. Il settore energetico potrebbe trarre enormi vantaggi da questi sviluppi, migliorando l'efficienza e l'affidabilità della trasmissione di energia. Inoltre, i progressi nella fusione nucleare commerciale potrebbero fornire energia pulita illimitata, rendendo questi avanzamenti ancora più significativi.

L'Università di Buffalo ha compiuto un notevole passo avanti nel campo dei fili HTS. Questi miglioramenti potrebbero rendere la tecnologia superconduttiva fondamentale per la generazione, la trasmissione e lo stoccaggio di energia. Tale progresso potrebbe portare a una maggiore efficienza e sostenibilità energetica, con impatti su tutto, dalla rete elettrica alla fusione nucleare commerciale.