Nuevos cables eléctricos en Europa para hacer la energía más barata y sostenible

Cuando en 2021 aparecieron artículos periodísticos sobre una disminución en la producción de cobre y la preocupación por poder satisfacer la demanda futura del metal, el Dr. Anders Wulff se preocupó.

Como ingeniero, Wulff entendió mejor que la mayoría de la gente que la generación actual de redes eléctricas en Europa y otros lugares no podría funcionar sin cobre. El metal rojizo es el conductor de los cables eléctricos y, sin él, no habría forma de transmitir energía a largas distancias.

cable cerámico

Wulff participa en un proyecto de innovación que recibió financiación de la UE para desarrollar un cable hecho de algo muy diferente: cerámica.

«Es básicamente el mismo material que se utiliza para las tazas o platillos de café», afirmó Wulff, director ejecutivo de SUBRA, un fabricante danés de superconductores. «Mi taza de café es rígida, pero si adelgazo las paredes a unos pocos micrómetros puedo empezar a doblarla».

SUBRA fabrica cables eléctricos basados ​​en tecnología superconductora y está acelerando este trabajo en un nuevo proyecto apoyado por la UE llamado SUBRACABLE, que durará dos años hasta agosto de 2025.

Los superconductores son materiales que, a bajas temperaturas, conducen la electricidad sin ninguna resistencia eléctrica. Entre los numerosos materiales que pueden volverse superconductores a bajas temperaturas se encuentra un tipo especial de cerámica.

Una ventaja de la tecnología de superconductores es que depende mucho menos del cobre, que se utiliza en estos nuevos cables sólo de forma limitada para proporcionar soporte estructural al superconductor, que de otro modo sería frágil.

Bono de ahorro

Otra gran ventaja es que, debido a la falta de resistencia eléctrica, los superconductores desperdician mucha menos energía.

Para entender cómo, considere los conceptos básicos de la corriente eléctrica y el ejemplo de una tostadora.

Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un material, existe cierta resistencia. En una tostadora, el elemento calefactor, llamado bobina, tiene una resistencia eléctrica particularmente alta.

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Necesitaremos que la tasa de transmisión de electricidad se duplique o triplique hoy si queremos alejarnos de los combustibles fósiles.

Cuando la electricidad pasa a través del serpentín de la tostadora, gran parte de esa energía se convierte en calor como resultado de la alta resistencia. Esto es lo que produce el calor que tuesta el pan.

Aunque en las redes eléctricas la resistencia es considerablemente menor que en las tostadoras, no deja de ser significativa. En 2020, alrededor del 16% de la energía en Europa se perdió a medida que la electricidad circulaba por todo el continente.

Por el contrario, los cables superconductores pueden, a bajas temperaturas generadas mediante soluciones de refrigeración rentables, conducir electricidad sin perder energía eléctrica en calor. Esto ofrece la perspectiva de reducir la pérdida de energía y, por extensión, la demanda de energía.

Desperdiciar menos energía ayudaría al mundo a frenar las emisiones de gases de efecto invernadero que están acelerando el cambio climático, lo que aumentaría la urgencia de construir una red eléctrica más grande y más eficiente.

«Necesitaremos que la tasa de transmisión de electricidad se duplique o triplique hoy si queremos alejarnos de los combustibles fósiles», afirmó Wulff.

Un prototipo prometedor

En el proyecto SUBRACABLE, la empresa ha producido hasta ahora pequeños prototipos -de menos de un metro de longitud- de un innovador cable superconductor fabricado con cerámica. Al dar el salto de la tecnología de cinta plana utilizada actualmente a una opción de cable agrupado, esperan poder superar las barreras existentes para la producción escalable y rentable de cables superconductores.

El prototipo utiliza un 99% menos de cobre y tiene una reducción del 90% en la pérdida de energía en comparación con los cables de cobre convencionales.

Además, el cable SUBRA tiene una ventaja sobre otros superconductores del mercado: requisitos de temperatura menos exigentes.

Normalmente, los superconductores deben enfriarse a temperaturas extremadamente bajas para funcionar, tan solo -270 grados Celsius.

El prototipo SUBRACABLE es un superconductor de alta temperatura, lo que significa menos necesidad de enfriar. La temperatura requerida es de aproximadamente -196 grados Celsius, lo que hace que su enfriamiento sea aproximadamente 100 veces más barato que el de los superconductores de baja temperatura.

«El Santo Grial de la sociedad humana sería saltarse la parte escalofriante», afirmó Wulff. «Nos hemos acercado lo más posible a esto, aunque todavía necesitamos refrigeración».

SUBRA espera producir una versión de prueba de 50 metros del cable durante el próximo año y un cable de demostración completo de 400 metros dentro de 18 meses.

Para 2027, la empresa pretende establecer una nueva fábrica en pleno funcionamiento para la producción en volumen de cables, según Wulff.

Carrera de energías renovables

Utilizar cables superconductores para acelerar la transición hacia una energía más limpia es el objetivo de otro proyecto financiado por la UE. Llamado SCARLET, tendrá una duración de cuatro años y medio hasta febrero de 2027.

Los investigadores están realizando trabajos de modelización de dos cables potenciales con el objetivo de iniciar las pruebas en prototipos a principios de 2026.

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Si se quiere cambiar una tecnología que ya lleva funcionando entre 50 y 100 años, es necesario que haya un beneficio enorme.

Un cable es un conductor de alta temperatura similar a SUBRACABLE, mientras que el otro está hecho de diboruro de magnesio, un compuesto gris oscuro formado por la reacción de magnesio y boro juntos a altas temperaturas.

«La idea es que los cables estén listos para ser producidos después del proyecto para cualquiera que quiera comprarlos», afirmó el Dr. Niklas Magnusson, ingeniero de la organización de investigación independiente SINTEF con sede en Noruega y coordinador de SCARLET.

El costo baja

Los investigadores buscan reducir los costes de creación de infraestructuras para fuentes de energía renovables.

En los parques eólicos marinos, por ejemplo, grandes plataformas recogen toda la energía eléctrica generada por las turbinas. Aproximadamente del tamaño de medio campo de fútbol, ​​las plataformas contienen una gran cantidad de equipos, como un convertidor CA/CC necesario para entregar electricidad a la costa.

Un cable superconductor hace que gran parte de ese equipo sea innecesario. Normalmente, la electricidad se envía a tierra a través de cables de alta tensión, que requieren grandes estaciones de conversión y un transformador en la plataforma colectora.

Como los superconductores no tienen resistencia, pueden transportar corrientes elevadas, lo que hace innecesaria una costosa transformación de alto voltaje.

Así, por ejemplo, en un parque eólico que produce un gigavatio de energía, se pueden retirar unas 10.000 toneladas de material de la plataforma, según Magnusson.

Calcula que el uso de un cable superconductor en un parque eólico puede reducir los costes de su instalación en aproximadamente un 15%.

Estos ahorros podrían ser cruciales a medida que la UE persigue el objetivo de aumentar la proporción de energía renovable hasta al menos el 42,5% del consumo en 2030 desde el 23% en 2022.

Las ganancias finales son aún más importantes porque una barrera importante en el mercado para los cables superconductores es un hábito arraigado resultante de la dependencia del cobre por parte de la industria energética durante décadas, según Magnusson.

«Si se quiere cambiar una tecnología que ha estado funcionando durante 50 o 100 años, es necesario que haya un beneficio enorme», afirmó.

La investigación de este artículo fue financiada por el Programa Horizon de la UE, incluido, en el caso de SUBRACABLE, a través del Consejo Europeo de Innovación (EIC). Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea. Si te gustó este artículo, considera compartirlo en las redes sociales.

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