Hilos superconductores de alta temperatura baten récords y revolucionan nuestro futuro energético

MadridCientíficos de la Universidad de Buffalo han desarrollado el segmento de alambre superconducto de alta temperatura (HTS) más eficiente del mundo, utilizando óxido de cobre, bario y tierras raras (REBCO). Este nuevo alambre posee la mayor densidad de corriente y fuerza de fijación en todos los campos magnéticos y temperaturas, oscilando entre 5 kelvin y 77 kelvin. Estas mejoras no solo rompen récords, sino que también acercan la posibilidad de hacer estos cables económicamente viables para su uso generalizado en diversas industrias.

Los cables HTS presentan una amplia gama de aplicaciones:

• Generación de energía, incluyendo la duplicación de la energía proveniente de generadores eólicos marinos
• Sistemas de almacenamiento de energía magnética superconductora a escala de red
• Transmisión de energía sin pérdidas en líneas de transmisión de corriente continua y alterna de alta intensidad
• Transformadores, motores y limitadores de corriente de falla superconductoramente eficientes para la red

La fusión nuclear comercial es una tecnología prometedora que podría ofrecer energía limpia ilimitada. Alrededor de 20 empresas privadas en todo el mundo están desarrollando esta tecnología e invierten fuertemente en alambre superconductor de alta temperatura.

En este estudio, los cables HTS mostraron un rendimiento excepcional. A 4,2 kelvin, podían transportar 190 millones de amperios por centímetro cuadrado sin campo magnético y 90 millones de amperios por centímetro cuadrado con un campo magnético de 7 teslas. A 20 kelvin, la temperatura objetivo para la fusión nuclear comercial, los cables aún transportaban 150 millones de amperios por centímetro cuadrado sin campo magnético y 60 millones de amperios por centímetro cuadrado con un campo magnético de 7 teslas. Estos resultados impresionantes son cruciales para las tecnologías del futuro.

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Los cables pueden sostener vórtices magnéticos con fuerzas de hasta 6.4 teranewtons por metro cúbico. Esto indica que se pueden lograr mejoras significativas en el rendimiento, lo cual podría reducir los costos de los cables de HTS en aplicaciones comerciales.

El alambre HTS se fabricó utilizando métodos avanzados como la deposición asistida por haz de iones (IBAD) para MgO y la creación de defectos nanocolumnares mediante técnicas de separación de fases y autoensamblaje. Este proceso introduce pequeñas columnas no superconductoras a distancias muy reducidas, mejorando la capacidad del alambre para inmovilizar vórtices magnéticos y transportar corrientes eléctricas más elevadas.

Los recientes avances en el rendimiento de los cables HTS tienen beneficios prácticos. Estas mejoras podrían hacer que las tecnologías superconductoras sean más utilizables comercialmente. El sector energético podría obtener grandes ventajas de estos desarrollos, llevado a una transmisión de energía más eficiente y fiable. Además, el progreso en la fusión nuclear comercial podría resultar en energía limpia ilimitada, haciendo estos avances aún más significativos.

El trabajo de la Universidad de Buffalo en cables de HTS representa un gran avance. Estas mejoras podrían hacer que la tecnología de superconductores sea crucial para la generación, transmisión y almacenamiento de energía. Este progreso podría llevar a una mayor eficiencia y sostenibilidad energética, afectando desde la red eléctrica hasta la fusión nuclear comercial.