Distribuição de eletricidade por corrente contínua ganha novo impulso

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/09/2021

A inovação consiste em uma espécie de dopagem do plástico, criando um revestimento com maior capacidade de isolamento.
[Imagem: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology]

Cabos HVDC

É bem conhecida a briga entre Thomas Edison, que propunha a adoção da corrente contínua (CC), e Nikola Tesla, que propunha a adoção da corrente alternada (CA).

Tesla venceu, e hoje virtualmente toda a infraestrutura elétrica mundial usa a corrente elétrica alternada.

Nos últimos anos, porém, vários estudos têm demonstrado que há vantagens em migrar o sistema elétrico para corrente contínua.

De fato, cabos de corrente contínua de alta tensão podem transportar eletricidade de maneira eficiente por longas distâncias. Por isso tem havido muito esforço para o desenvolvimento de novas camadas de isolamento, que permitam que esses cabos HVDC (High Voltage Direct Current Cables) sejam enterrados no subsolo ou lançados no fundo do mar, como os cabos de telecomunicações.

"Para lidarmos com a crescente demanda global por eletricidade, cabos HVDC eficientes e seguros são um componente essencial. O fornecimento de energia renovável pode flutuar, portanto, ser capaz de transportar eletricidade através de redes de longa distância é uma necessidade para garantir um sistema de distribuição estável e confiável," comenta o professor Christian Müller, da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia.

Revestimento de baixa condutividade

Uma das maneiras de reduzir a perda de eletricidade durante a transmissão é aumentando o nível de tensão de corrente contínua. O problema é que aumentar a tensão afeta o isolamento dos cabos de corrente contínua de alta tensão atuais.

A equipe do professor Müller desenvolveu então uma nova forma de reduzir a condutividade desse revestimento isolante. Para isso, eles foram buscar inspiração no processo de dopagem usado na eletrônica - a adição de quantidades minúsculas de um material para controlar as propriedades do material principal, normalmente o silício.

A base do novo material é o conhecido polietileno, que já é usado para isolamento em cabos HVDC. Ao adicionar quantidades muito pequenas - 5 partes por milhão - do polímero conjugado conhecido como poli(3-hexiltiofeno), ou P3HT, os pesquisadores conseguiram diminuir a condutividade elétrica do revestimento em até três vezes.

O aditivo P3HT é um material amplamente estudado e, dadas as pequenas quantidades necessárias, abre novas possibilidades para os fabricantes de cabos. Outras possíveis substâncias, testadas anteriormente para reduzir a condutividade, são nanopartículas de vários óxidos metálicos e outras poliolefinas, mas estas requerem quantidades significativamente maiores.

"Na ciência dos materiais, nós nos esforçamos para usar aditivos nas menores quantidades possíveis, a fim de aumentar o potencial de sua utilização pela indústria e para um melhor potencial de reciclagem. O fato de que apenas uma pequena quantidade desse aditivo é necessária para conseguir o efeito é uma grande vantagem," disse Müller.

A inovação abre uma nova área de pesquisas na utilização de compostos poliméricos no campo da energia e da eletrônica.
[Imagem: Amir Masoud Pourrahimi et al. - 10.1002/adma.202100714]

Plásticos para transporte e armazenamento de energia

Os polímeros conjugados, como o P3HT, têm sido usados para projetar dispositivos eletrônicos flexíveis e fabricados por impressão, no campo da eletrônica orgânica.

No entanto, esta é a primeira vez que eles são usados e testados como aditivos para modificar as propriedades de um plástico commodity, como o polietileno. Por isso, os pesquisadores acreditam que sua descoberta pode levar a inúmeras novas aplicações e direções de pesquisa.

"Nossa esperança é que este estudo possa realmente abrir um novo campo de pesquisa, inspirando outros pesquisadores a olhar para o design e a otimização de plásticos com propriedades elétricas avançadas para aplicações de transporte e armazenamento de energia," disse Müller.

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