Per la maggior parte di noi, la trasmissione dell’energia è una parte invisibile della vita moderna. Premi l’interruttore e la luce si accende.
Ma il modo in cui trasportiamo l’elettricità è vitale. Per abbandonare i combustibili fossili, avremo bisogno di una rete migliore, che colleghi l’energia rinnovabile nelle regioni con le città.
Le reti elettriche sono sistemi grandi e complessi. La costruzione di nuove linee di trasmissione ad alta tensione spesso provoca il contraccolpo delle comunità preoccupate per l’impatto visivo delle torri. E la rete del 20° secolo perde circa il 10% dell’energia generata sotto forma di calore.
Una soluzione? Utilizzare cavi superconduttori per sezioni chiave della rete. Un unico cavo di 17 centimetri può trasportare l’intera produzione di diverse centrali. Città e regioni di tutto il mondo hanno fatto questo per ridurre le emissioni, aumentare l’efficienza, proteggere le infrastrutture chiave dai disastri e far passare le linee elettriche sottoterra.
Cosa c’è di sbagliato nella nostra collaudata tecnologia?
Abbondanza.
Il vantaggio principale delle linee di trasmissione ad alta tensione è che sono relativamente economiche.
Ma a buon mercato da costruire viene fornito con costi nascosti in seguito. Un sondaggio condotto in 140 paesi ha rilevato che l’elettricità attualmente sprecata nella trasmissione rappresenta l’incredibile mezzo miliardo di tonnellate di anidride carbonica ogni anno.
Queste emissioni inutili sono più alte dello scarico di tutti i camion del mondo o di tutto il metano bruciato dalle piattaforme petrolifere.
Una trasmissione di energia inefficiente significa anche che i paesi devono costruire centrali elettriche aggiuntive per compensare le perdite sulla rete.
In che modo i cavi superconduttori possono aiutare?
La superconduzione è dove gli elettroni possono fluire senza resistenza o perdita. Integrato nei cavi di alimentazione, mantiene la promessa di un trasferimento di elettricità senza perdite, su lunghe e brevi distanze.
I cavi superconduttori ad alta tensione ci consentirebbero di fornire energia con perdite minime dovute al calore o alla resistenza elettrica e con ingombri almeno 100 volte inferiori rispetto a un cavo in rame convenzionale a parità di potenza.
E sono molto più resistenti ai disastri e alle condizioni meteorologiche estreme, poiché si trovano sottoterra.
Ancora più importante, un tipico cavo superconduttore può fornire la stessa potenza o una maggiore a una tensione molto inferiore rispetto a un cavo di trasmissione convenzionale. Ciò significa che lo spazio necessario per i trasformatori e le connessioni alla rete scende dalle dimensioni di una grande palestra a solo un garage doppio.
Portare queste tecnologie nella rete elettrica offre dividendi sociali, ambientali, commerciali e di efficienza.
Sfortunatamente, mentre i superconduttori sono all’ordine del giorno nella comunità medica (dove vengono abitualmente utilizzati nelle macchine per la risonanza magnetica e negli strumenti diagnostici), non hanno ancora trovato casa nel nostro settore energetico.
Uno dei motivi è che i superconduttori devono essere raffreddati per funzionare. Ma i rapidi progressi nella criogenia significano che non è più necessario abbassare la loro temperatura quasi allo zero assoluto (-273 ℃). I moderni superconduttori “ad alta temperatura” devono essere raffreddati solo a -200 ℃, cosa che può essere eseguita con azoto liquido, una sostanza economica e facilmente disponibile.
Forse l’esempio più noto fino ad oggi è nella città tedesca di Essen. Nel 2014, gli ingegneri hanno installato un cavo superconduttore da 10 kilovolt (kV) nel denso centro cittadino. Pur essendo lungo solo un chilometro, ha evitato il maggior costo della costruzione di una terza sottostazione in un’area dove lo spazio per le infrastrutture era molto limitato. Il cavo di Essen è discreto in una servitù larga un metro e a soli 70 cm sotto terra.
I cavi superconduttori possono essere posati sottoterra con un ingombro minimo e in modo economico. Hanno bisogno di molta meno terra.
Un cavo aereo convenzionale ad alta tensione richiede una superficie larga circa 130 metri, con tralicci alti fino a 80 metri per garantire la sicurezza. Al contrario, un cavo superconduttore sotterraneo occuperebbe una superficie larga sei metri e profonda fino a 2 metri.
E il costo? Questo è difficile da definire, poiché dipende dalla portata, dalla natura e dalla complessità del compito. Ma considera questo: il cavo di Essen è costato circa 20 milioni di dollari nel 2014. La sostituzione delle sei torri da 500 kV distrutte dalle tempeste vicino a Moorabool nel gennaio 2020 è costata 26 milioni di dollari.
Mentre i cavi superconduttori costeranno di più in anticipo, risparmi evitando grandi sprechi di spazio, richiedendo meno sottostazioni (poiché l’alimentazione è a una tensione inferiore) e semplificando le approvazioni.
Autore
Ian Mackinnon, Università di tecnologia del Queensland, Richard Taylor
