Fios supercondutores de alta temperatura: rumo a um futuro energético revolucionário

São PauloCientistas da Universidade de Buffalo desenvolveram o melhor segmento do mundo de fio supercondutor de alta temperatura (HTS) utilizando óxido de cobre, bário e terras raras (REBCO). Este novo fio possui a maior densidade de corrente e força de pinning em todos os campos magnéticos e temperaturas de 5 kelvin a 77 kelvin. Esses avanços não apenas quebram recordes, mas também aproximam a possibilidade de tornar esses fios economicamente viáveis para uso generalizado em diversas indústrias.

Os fios HTS possuem diversas aplicações:

• Geração de energia, incluindo a duplicação da produção por geradores eólicos offshore
• Sistemas de armazenamento de energia em escala de rede usando supercondutores magnéticos
• Transmissão de energia sem perdas em linhas de alta corrente DC e AC
• Transformadores, motores e limitadores de corrente de falha supercondutores altamente eficientes para a rede elétrica

A fusão nuclear comercial é uma tecnologia promissora que pode oferecer energia limpa e inesgotável. Aproximadamente 20 empresas privadas ao redor do mundo estão desenvolvendo essa tecnologia e investindo fortemente em fios supercondutores de alta temperatura.

Neste estudo, os fios de HTS demonstraram um desempenho excepcional. A 4,2 kelvin, eles suportaram 190 milhões de amperes por centímetro quadrado sem campo magnético e 90 milhões de amperes por centímetro quadrado com um campo magnético de 7 teslas. A 20 kelvin, a temperatura alvo para fusão nuclear comercial, os fios ainda suportaram 150 milhões de amperes por centímetro quadrado sem campo magnético e 60 milhões de amperes por centímetro quadrado com um campo magnético de 7 teslas. Esses resultados impressionantes são fundamentais para o avanço das tecnologias futuras.

Os fios podem segurar vórtices magnéticos com uma força impressionante de até 6,4 teranewtons por metro cúbico. Isso demonstra que são possíveis grandes melhorias de desempenho, o que poderia reduzir o custo dos fios supercondutores de alta temperatura em aplicações comerciais.

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O fio de HTS foi produzido utilizando métodos avançados, como a deposição assistida por feixe de íons (IBAD) para MgO e a criação de defeitos nanocolunares através de técnicas de separação de fases e auto-organização. Este processo insere colunas minúsculas de material não-supercondutor a distâncias muito pequenas, melhorando a capacidade do fio de fixar vórtices magnéticos e transportar correntes elétricas mais altas.

Os recentes avanços no desempenho de fios de HTS trazem benefícios práticos. Essas melhorias poderiam tornar as tecnologias supercondutoras mais utilizáveis comercialmente. O setor energético poderia ganhar muito com esses desenvolvimentos, levando a uma transmissão de energia mais eficiente e confiável. Além disso, o progresso na fusão nuclear comercial pode resultar em energia limpa e ilimitada, tornando esses avanços ainda mais significativos.

A Universidade de Buffalo avança na produção de fios HTS

O trabalho da Universidade de Buffalo com fios HTS representa um grande avanço. Essas melhorias podem tornar a tecnologia supercondutora crucial para a geração, transmissão e armazenamento de energia. Esse progresso pode levar a uma maior eficiência energética e sustentabilidade, impactando desde a rede elétrica até a fusão nuclear comercial.