Il rivestimento delle linee elettriche aumenta la capacità di trasmissione dell'energia. / Power line coating boosts electricity capacity

 Il rivestimento delle linee elettriche aumenta la capacità di trasmissione dell'energia. / Power line coating boosts electricity capacity

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

In Arabia Saudita, alcuni ingegneri hanno sviluppato e testato un nuovo rivestimento per le linee elettriche in grado di aumentarne la capacità di trasporto di circa il 10%.

I cavi elettrici si riscaldano sia internamente a causa dell'elettricità che trasportano, sia esternamente per effetto della radiazione solare. Con l'aumento della temperatura di un cavo, la sua capacità di trasportare elettricità diminuisce, un fenomeno accentuato dalle condizioni climatiche estive estreme in paesi come l'Arabia Saudita.   

Per affrontare questa sfida ingegneristica alquanto singolare, i ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) hanno creato un rivestimento in grado sia di riflettere la radiazione solare che di condurre il calore elettrico interno. Descritto sulla rivista Light: Science & Applications, il prototipo di materiale per il raffreddamento radiativo ad alta conduttività termica (HTCRC) è costituito da nanoparticelle di nitruro di boro esagonale (h-BN) incorporate in una matrice di polidimetilsilossano.

"I cavi elettrici rappresentano una sfida particolare perché vengono riscaldati non solo dal sole, ma anche dall'interno a causa dell'elettricità che trasportano", ha affermato Qiaoqiang Gan, professore di scienza dei materiali e fisica applicata presso la KAUST, il cui gruppo ha guidato la ricerca. 

"Volevamo un rivestimento in grado di affrontare entrambe le fonti di calore, anziché risolvere un problema peggiorandone un altro." 

Il gruppo ha testato la tecnologia inizialmente sotto il sole saudita di mezzogiorno, senza alimentazione elettrica, osservando che i cavi rivestiti rimanevano circa 5°C più freddi dei cavi non rivestiti e 15°C più freddi dei cavi con isolamento convenzionale. Testando la tecnologia sotto corrente elettrica ed a temperature ambiente che raggiungevano circa 45°C, il cavo rivestito si manteneva tra i 50°C ed i 70°C circa, mentre i cavi non rivestiti e quelli con isolamento convenzionale raggiungevano temperature rispettivamente fino a 90°C e 80°C. 

Per valutare la durabilità del rivestimento, il gruppo lo ha sottoposto a test di abrasione, invecchiamento da raggi ultravioletti, nebbia salina ed infiammabilità. Dopo 1.000 cicli di abrasione con carta vetrata e 240 ore di invecchiamento accelerato ai raggi UV, il materiale ha mantenuto le sue proprietà di riflessione solare e di emissione di calore. 

Sebbene la tecnologia non sia ancora stata testata su linee di trasmissione operative, le simulazioni effettuate dalla KAUST per la capitale saudita Riyadh indicano che il rivestimento potrebbe consentire alle linee elettriche di trasportare in media circa il 10% in più di elettricità durante il giorno, nel corso dell'anno, con un incremento che potrebbe arrivare fino al 18,3% durante i periodi estivi più caldi. Per una selezione di 13 città con climi caldi, si stima che i potenziali aumenti medi di capacità delle linee elettriche durante il giorno si attestino tra il 6% ed il 10%.

ENGLISH

Engineers Saudi Arabia have developed and tested a new coating for power lines that can boost carrying capacity by around 10 per cent.

Power cables are heated both internally by the electricity they carry and externally via solar radiation. As the temperature of a cable rises, its ability to carry electricity declines, something that is intensified by extreme summer conditions in countries like Saudi Arabia.   

To address this somewhat unique engineering challenge, researchers from King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) created a coating that both reflects solar radiation and conducts internal electrical heat. Described in Light: Science & Applications, the prototype high thermal conductivity radiative cooling (HTCRC) material features hexagonal boron nitride (h-BN) nanoparticles embedded in a polydimethylsiloxane matrix.

“Power cables present a particular challenge because they are heated not only by the sun but also from within by the electricity they carry,” said Qiaoqiang Gan, a KAUST professor of materials science and applied physics, whose group led the research. 

“We wanted a coating that could address both sources of heat, rather than solving one problem while making the other worse.” 

The team first tested the technology in the midday Saudi sun with no power running, observing that the coated cables remained approximately 5°C cooler than bare cables and 15°C cooler than conventional insulated cables. Testing under electrical current and in ambient temperatures reaching approximately 45°C, the coated cable remained between about 50°C and 70°C, while bare and conventionally insulated cables reached temperatures of up to 90°C and 80°C respectively. 

To assess the coating’s durability, the team subjected it to abrasion, ultraviolet ageing, salt spray, and flame testing. After 1,000 sandpaper abrasion cycles and 240 hours of accelerated UV ageing, the material retained its solar-reflecting and heat-emitting properties. 

While the technology is yet to be tested on operating transmission lines, KAUST modelling for Saudi capital Riyadh indicates the coating could allow power lines to carry approximately 10 per cent more electricity on average during the daytime throughout the year, rising to as much as 18.3 per cent during the hottest summer periods. For a selection of 13 cities with hot climates, potential average daytime increases in power line capacity were estimated at 6-10 per cent.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/power-line-coating-boosts-electricity-capacity?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-051126%20-%20Thursday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fpower-line-coating-boosts-electricity-capacity&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer