Perché i superconduttori alimenteranno la prossima rivoluzione della rete elettrica / Why Superconductors Will Power the Next Grid Revolution

Perché i superconduttori alimenteranno la prossima rivoluzione della rete elettrica / Why Superconductors Will Power the Next Grid Revolution

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

In tutto il mondo, oltre 3.000 gigawatt di energia rinnovabile sono in attesa di essere connessi alle reti elettriche, l'equivalente di cinque volte la capacità solare ed eolica aggiunta a livello globale nel 2022.

Con questa energia pulita pronta all'uso, la sfida non è più la generazione, ma la trasmissione.

Le reti elettriche mondiali sono state costruite decenni fa e faticano a tenere il passo con la crescente domanda di elettricità da parte di veicoli elettrici, pompe di calore, data center di grandi dimensioni ed impianti ad idrogeno. Il risultato è un blocco che minaccia l'efficienza e la sostenibilità della transizione energetica. La tecnologia superconduttiva potrebbe offrire una soluzione.

L'invecchiamento delle infrastrutture soddisfa la crescente domanda

Il collo di bottiglia non è l'ambizione o gli investimenti nelle energie rinnovabili, ma l'invecchiamento delle infrastrutture. Le vecchie reti erano progettate per flussi energetici centralizzati e prevedibili. Il panorama odierno è decentralizzato, digitale e dinamico, il che pone una sfida ingegneristica urgente.

In città come New York, i gestori di rete gestiscono ancora sistemi che hanno quasi 50 anni. I nuovi carichi derivanti dai veicoli elettrici e dalla generazione distribuita spingono queste reti oltre la capacità di progettazione. Sostituire i cavi convenzionali nelle aree urbane congestionate è costoso e dirompente, mentre le aree rurali incontrano limiti nella trasmissione di energia da siti rinnovabili remoti.

Entrano in gioco i superconduttori ad alta temperatura

I cavi superconduttori ad alta temperatura (HTS) operano a circa -200 °C, consentendo all'elettricità di fluire con una resistenza praticamente nulla. Ciò riduce la perdita di energia, elimina la generazione di calore e previene le interferenze elettromagnetiche.

Il progetto compatto dei cavi HTS consente l'installazione in corridoi stretti od il retrofitting interrato, riducendo i costi di opere civili e autorizzazioni. La loro elevata capacità di trasmissione consente la distribuzione di energia elettrica a tensioni inferiori, riducendo la necessità di trasformatori riduttori e risparmiando su terreni ed infrastrutture.

Efficienza, capacità e benefici ambientali

I cavi superconduttori possono trasportare elevate densità di corrente, fornendo più potenza a tensioni inferiori rispetto ai cavi convenzionali. Richiedono meno scavi, riducono i tempi di installazione e riducono i disagi. Il minor utilizzo di materiali e le perdite elettriche quasi nulle contribuiscono inoltre a ridurre le emissioni di CO₂ e l'impatto ambientale, favorendo una crescita urbana sostenibile.

Completamente schermati ed immuni alle interferenze elettromagnetiche, i cavi superconduttori interrati offrono una maggiore resilienza rispetto alle linee aeree, vulnerabili a intemperie, incendi ed atti vandalici. Consentono alle città di costruire reti più dense ed intelligenti senza dover espandere le reti sotterranee.

Sostenere l'economia digitale

L'ascesa dei data center iperscalabili, che richiedono da diversi megawatt a gigawatt di potenza, esercita un'enorme pressione sull'infrastruttura elettrica esistente. I tradizionali sistemi in rame non sono scalabili in modo efficiente. I sistemi HTS forniscono un'altissima capacità di corrente in un ingombro ridotto, fornendo alimentazione affidabile ed a basse perdite ai data center, riducendo al contempo i costi operativi e supportando gli obiettivi di sostenibilità.

I limitatori di corrente di guasto superconduttori (SFCL) migliorano ulteriormente la resilienza contenendo istantaneamente le correnti di guasto senza complessi sistemi di controllo, proteggendo trasformatori ed apparecchiature di commutazione critici.

La rivoluzione della griglia è pronta

La tecnologia superconduttiva è ormai matura, con fisica e materiali comprovati. La sua adozione può consentire sistemi energetici decentralizzati, modulari e basati sui dati, integrando in modo efficiente soluzioni di energia rinnovabile, accumulo e demand-response.

Duclot conclude: "Chi agisce ora otterrà vantaggi duraturi in termini di efficienza, capacità e resilienza. La transizione energetica non dipende solo dalla produzione di energia pulita, ma anche dalla sua libera circolazione ed efficienza. La rivoluzione della rete elettrica è alle porte, ed i superconduttori la renderanno possibile".

ENGLISH

Across the world, more than 3,000 gigawatts of renewable energy are waiting in line to connect to power grids — the equivalent of five times the solar and wind capacity added globally in 2022.

With this clean energy ready to use, the challenge is no longer generation; it is transmission.

The world’s electrical grids were built decades ago and are struggling to keep pace with rising electricity demand from electric vehicles, heat pumps, hyperscale data centres, and hydrogen plants. The result is a gridlock that threatens the efficiency and sustainability of the energy transition. Superconducting technology could offer a solution.

Ageing Infrastructure Meets Rising Demand

The bottleneck is not ambition or renewable investment but ageing infrastructure. Old grids were designed for centralised, predictable energy flows. Today’s landscape is decentralised, digital, and dynamic, creating a pressing engineering challenge.

In cities such as New York, grid operators still run systems approaching 50 years old. New loads from electric vehicles and distributed generation push these networks beyond design capacity. Replacing conventional cables in congested urban areas is expensive and disruptive, while rural areas face limits in transmitting power from remote renewable sites.

Enter High-Temperature Superconductors

High-Temperature Superconducting (HTS) cables operate at around -200°C, allowing electricity to flow with virtually zero resistance. This reduces energy loss, eliminates heat generation, and prevents electromagnetic interference.

HTS cables’ compact design allows installation in narrow corridors or retrofitted underground, reducing civil works and permitting costs. Their high transmission capacity enables electricity delivery at lower voltages, reducing the need for step-down transformers and saving on land and infrastructure.

 

Efficiency, Capacity, and Environmental Benefits

Superconducting cables can carry high current densities, delivering more power at lower voltages than conventional cables. They require less excavation, shorten installation times, and reduce disruption. Lower material usage and near-zero electrical losses also contribute to reduced CO₂ emissions and a smaller environmental footprint, supporting sustainable urban growth.

Fully shielded and immune to electromagnetic interference, buried superconducting cables offer greater resilience than overhead lines, which are vulnerable to weather, fire, and vandalism. They enable cities to build denser, smarter grids without expanding underground networks.

Supporting the Digital Economy

The rise of hyperscale data centres, requiring several megawatts to gigawatts of power, places enormous pressure on existing electrical infrastructure. Traditional copper systems cannot scale efficiently. HTS systems provide ultra-high current capacity in a compact footprint, delivering reliable, low-loss power to data centres while reducing operational costs and supporting sustainability objectives.

Superconducting Fault Current Limiters (SFCLs) further enhance resilience by instantly containing fault currents without complex control systems, protecting critical transformers and switchgear.

The Grid Revolution Is Ready

Superconducting technology is now mature, with proven physics and materials. Adoption can enable decentralised, modular, and data-driven energy systems, integrating renewable energy, storage, and demand-response solutions efficiently.

Duclot concludes: “Those who act now stand to gain lasting advantages in efficiency, capacity, and resilience. The energy transition depends not only on producing clean power but on moving it freely and efficiently. The grid revolution is coming — and superconductors will make it possible.”

Da:

https://www.eurekamagazine.co.uk/content/technology/energy-superconductors-grid-revolution?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic