Niskokosztowe kable dla rozwoju zastosowań w energetyce

Odkryte około 100 lat temu nadprzewodniki to materiały, które mogą skutecznie przewodzić elektryczność przy bardzo niskiej utracie mocy w porównaniu z tradycyjnymi kablami. Wykorzystywane obecnie w obrazowaniu medycznym oraz w obiektach naukowych jako magnesy o silnym polu, dysponują one olbrzymim potencjałem do stania się prawdziwie transformacyjną technologią. Jednak głównym wyzwaniem utożsamianym z wysokotemperaturowymi nadprzewodnikami jest stworzenie długich przewodów i kabli o niskich kosztach produkcji, które umożliwiałyby niezawodne przesyłanie energii na duże odległości.

W ramach finansowanego ze środków UE projektu EUROTAPES europejscy naukowcy i przedsiębiorstwa połączyły siły, aby przezwyciężyć te ograniczenia i opracować substraty o dużej długości przeznaczone do zastosowania w wysokoprądowych taśmach nadprzewodnikowych. Projekt EUROTAPES wykorzystuje metodę zaadaptowaną z drukowania atramentowego do rozwoju wielowarstwowych struktur. Są nimi otulone przewodniki (CC) bazujące na metalowym substracie. Metoda ta wiąże się z zawieszeniem nanocząsteczek w roztworach chemicznych lub koloidalnych, a następnie drukowaniem tuszów jednego na drugim w celu wyprodukowania taśm.

Szczegółowo rzecz ujmując, naukowcy łączą techniki osadzania fizycznego i chemicznego w celu wyprodukowania taśm nadprzewodzących oraz wykorzystują nanokompozyty jako tusz do ich drukowania. Opracowane przewodniki nanokompozytowe będą cechowały się dużymi siłami unieruchomienia i wysokimi wartościami krytycznymi prądu dla wysokich i bardzo wysokich pól magnetycznych, wysoką wytrzymałością mechaniczną i dużą grubością.

Jak dotąd prowadzone prace były ukierunkowane na opracowanie nowych rozwiązań, które zmniejszyłyby koszty produkcji otulonych przewodników. Naukowcy zbadali uproszczone architektury przewodnika i wdrożyli tańsze metodologie do procesów produkcji długowymiarowych przewodników.

Zbadali również różne opcje przetwarzania okrągłych przewodów w celu ostatecznego zaprojektowania kompaktowych kabli. Wykazano, że spiralna geometria prowadzi do skrajnego ograniczenia strat prądu zmiennego i udoskonalonego potencjału transportowego. Innym obszarem zainteresowania było wykorzystanie przyjaznych dla środowiska procesów chemicznych, takich jak ekologiczne prekursory metalowe, w celu wyprodukowania niskokosztowych przewodników otulonych.

Oprócz zastosowań w energetyce, poczynione w ramach projektu odkrycia mają szansę wywrzeć duży wpływu na zastosowania medyczne, takie jak skanery do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Ponadto taśmy nadprzewodnikowe mogłyby również zapewnić magnesy o silnym polu dla potrzeb syntezy jądrowej.