Des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers ont découvert que le plastique isolant utilisé dans les câbles haute tension peut résister à une tension supérieure de 26% si des billes de carbone de taille nanométrique sont ajoutées. Cela pourrait entraîner d'énormes gains d'efficacité dans les réseaux électriques du futur, qui sont nécessaires pour parvenir à un système énergétique durable.

Les sources d'énergie renouvelables de demain se trouveront souvent loin de l'utilisateur final. Éoliennes, par exemple, sont plus efficaces lorsqu'ils sont placés en mer. L'énergie solaire aura le plus grand impact sur le système énergétique européen si l'accent est mis sur le transport de l'énergie solaire de l'Afrique du Nord et de l'Europe du Sud vers l'Europe du Nord.

"La réduction des pertes d'énergie lors du transport de l'énergie électrique est l'un des facteurs les plus importants pour les systèmes énergétiques du futur, " explique Christian Müller, chercheur à Chalmers. " Les deux autres sont le développement de sources d'énergie renouvelables et de technologies pour le stockage de l'énergie. "

Avec des collègues de l'Université de technologie Chalmers et de la société Borealis en Suède, il a trouvé une méthode puissante pour réduire les pertes d'énergie dans les câbles à courant alternatif. Les résultats ont été publiés récemment dans Matériaux avancés .

Les chercheurs ont montré que différentes variantes de la boule de carbone C60, un nanomatériau du groupe moléculaire fullerène, offrent une forte protection contre la rupture du plastique isolant utilisé dans les câbles haute tension. Aujourd'hui, la tension dans les câbles doit être limitée pour éviter que la couche isolante ne soit endommagée. Plus la tension est élevée, plus les électrons peuvent s'échapper dans le matériau isolant, un processus qui conduit à la rupture.

Il suffit d'ajouter de très petites quantités de fullerène au plastique isolant pour qu'il résiste à une tension supérieure de 26 %, sans que le matériau ne se décompose, que la tension que le plastique sans additif peut supporter.

"Être capable d'augmenter la tension dans cette mesure entraînerait d'énormes gains d'efficacité dans la transmission d'énergie partout dans le monde, " explique Christian Müller. " Un problème majeur dans l'industrie est de savoir comment améliorer l'efficacité de la transmission sans rendre les câbles d'alimentation plus épais, car ils sont déjà très lourds et difficiles à manipuler."

L'utilisation d'additifs pour protéger le plastique isolant est un concept connu depuis les années 1970, mais jusqu'à présent, on ne savait pas exactement quoi et combien ajouter. Par conséquent, les additifs ne sont actuellement pas du tout utilisés à cette fin, et le matériau isolant est fabriqué avec le degré de pureté chimique le plus élevé possible.

Dans les années récentes, d'autres chercheurs ont expérimenté les fullerènes dans les parties électriquement conductrices des câbles à haute tension. Jusqu'à maintenant, bien que, on ne savait pas que la substance pouvait être bénéfique pour le matériau isolant.

Les chercheurs de Chalmers ont maintenant démontré que les fullerènes sont les meilleurs stabilisateurs de tension identifiés pour le plastique isolant à ce jour. Cela signifie qu'ils ont une capacité jusqu'ici inégalée à capturer des électrons et ainsi à protéger d'autres molécules contre la destruction par les électrons.

Pour arriver à ces conclusions, les chercheurs ont testé un certain nombre de molécules qui sont également utilisées dans la recherche sur les cellules solaires organiques à Chalmers. Les molécules ont été testées à l'aide de plusieurs méthodes différentes, et ont été ajoutés à des morceaux de plastique isolant utilisés pour les câbles à haute tension. Les morceaux de plastique ont ensuite été soumis à un champ électrique croissant jusqu'à ce qu'ils craquent. Les fullerènes se sont avérés être le type d'additif qui protège le plus efficacement le plastique isolant.

L'étape suivante consiste à tester la méthode à grande échelle dans des câbles complets haute tension pour courant alternatif. Les chercheurs testeront également la méthode dans des câbles haute tension pour courant continu, puisque le courant continu est plus efficace que le courant alternatif pour la transmission de puissance sur de très longues distances.