Con i superconduttori è affinità elettiva

Biglietto di sola andata per il futuro: dalla fusione nucleare ai grandi acceleratori di particelle, dalle smart grid all'informatica quantistica, passando per la diagnostica avanzata per la salute dell’uomo e i beni culturali e i trasporti. La superconduttività e le sue mille sfaccettature applicative. Una storia iniziata cento anni fa e destinata ad accompagnarci direttamente nel futuro.

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Biglietto di sola andata per il futuro: dalla fusione nucleare ai grandi acceleratori di particelle, dalle smart grid all'informatica quantistica, passando per la diagnostica avanzata per la salute dell’uomo e i beni culturali e i trasporti. La superconduttività e le sue mille sfaccettature applicative. Una storia iniziata cento anni fa e destinata ad accompagnarci direttamente nel futuro.

ProduttoreENEA WebTV
Autori
  • Laura Moretti,
  • Stefania Marconi,
  • Massimo Maffioletti
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Data27/03/2014
LinguaItaliano
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Attraversa l’Italia per 64,000 km, rifornisce abitazioni, fabbriche, scuole, ospedali … E’ la rete elettrica italiana. Immaginiamola come il sistema circolatorio in un corpo umano. Capillare ed essenziale. A volte vulnerabile nella sua continua ricerca di un ...

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Attraversa l’Italia per 64,000 km, rifornisce abitazioni, fabbriche, scuole, ospedali … E’ la rete elettrica italiana. Immaginiamola come il sistema circolatorio in un corpo umano. Capillare ed essenziale. A volte vulnerabile nella sua continua ricerca di un equilibrio tra fabbisogno e prestazione. Come tra domanda e offerta di energia. Un flusso solo teoricamente perfetto. Da una parte, le perdite di rete che, nel 2012 ammontavano al 6,4%. Dall’altra, il black out. Milioni di famiglie senza elettricità, treni bloccati, traffico aereo in tilt. Un’intera nazione al palo. E tutta la fragilità della rete elettrica. Questa l’Italia il 28 settembre 2003. Ma la storia recente, ci racconta di intere nazioni rimaste al buio per ore in tutti continenti.
Rivoluzione elettrica.
Passa da qui il futuro energetico, ambientale ed economico di un Paese. E’ il futuro disegnato dalle Smart Grid. Le reti intelligenti, in grado di dosare i flussi energetici e di dialogare con i nuovi utenti produttori, grazie all’ICT. Più efficienti e flessibili, integrate con le fonti di energia pulita. Più capaci e sicure ma con un ridotto impatto ambientale, grazie all’utilizzo di cavi interrati. La ricerca scientifica internazionale va in questa direzione. Una su tutte, la sperimentazione della superconduttività nell'intera catena di valore dell’energia elettrica.
Come ripensare le linee ad alta tensione?
Nel laboratorio alta temperatura critica del Centro Ricerche ENEA di Frascati, alcuni scienziati studiano nuovi materiali ceramici, che trasportano elettricità senza dispersioni, a temperature meno estreme dei superconduttori tradizionali - ma comunque molto basse - e facilmente ottenibili in laboratorio.
GIUSEPPE CELENTANO: lavoriamo con materiali ad alta temperatura critica ed hanno la caratteristica di esibire le loro migliori qualità, le loro migliori prestazioni, solo se fatti in forma di film. Ottenuta con tecniche fisiche o chimiche, la forma a nastro o film sottile, dei superconduttori è di fondamentale importanza per esprimere al meglio la loro super-proprietà. Di recente l’ENEA ha brevettato anche un filo superconduttore che promette di aprire nuovi scenari nel settore elettrico, sia per la facilità di cablaggio che per le dimensioni ridotte dei cavi, 10 volte più piccoli di quelli tradizionali. Per le applicazioni, in effetti il settore più allettante è proprio quello dell’energia, intesa sia come generazione elettrica e qualità della rete, che come trasformazione, trasporto e distribuzione.
GIUSEPPE CELENTANO 2117 Per quanto riguarda la generazione l’applicazione più importante riguarda la realizzazione di generatori, per esempio associati a sorgenti come l’eolico. L’impiego della tecnologia a superconduttori nelle turbine eoliche, consente infatti una drastica riduzione dell’ingombro e del peso del generatore, e l’abbattimento dei costi d’installazione e di manutenzione. Più in generale, i superconduttori applicati alla rete elettrica, garantiscono cospicui risparmi di energia e riduzione di gas serra.
GIUSEPPE CELENTANO:  Se parliamo di distribuzione con i cavi attuali, con la tecnologia del rame una grande frazione di energia prodotta viene persa nella fase di distribuzione, cosa che verrebbe di gran lunga ridotta con l’utilizzo dei materiali s.c.. che darebbero dei grandi vantaggi sia in termini di capacità di energia trasportata sia per la qualità. Per le aziende elettriche assicurare la continuità del servizio è prioritario. A questo, puntano i limitatori superconduttivi di corrente di guasto. Grandi fusibili in grado di evitare i cortocircuiti della rete. Ma la “killer application” dell’elettricità è l’accumulo. I superconduttori ad alta temperatura critica, infatti possono risolvere anche i problemi legati alla discontinuità energetica delle fonti rinnovabili. Immaginiamoli allora come elementi chiave di una grande batteria.
GIUSEPPE CELENTANO:  Mi riferisco agli accumulatori di energia fatti con i cosiddetti Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES), cioè dei magneti realizzati proprio per accumulare energia sotto forma di campo magnetico.
Come il vaso di Pandora, a mano a mano che la ricerca sulla superconduzione va avanti, si aprono nuovi orizzonti applicativi.
Sono ormai realtà i treni che sfruttano la repulsione e l’attrazione magnetica per viaggiare a 500 km all’ora, senza toccare rotaia. Nei trasporti i supermateriali offrono soluzioni anche per i grandi motori come quelli delle navi, riducendone i problemi connessi a volume, peso e consumi. Su questo fronte, i ricercatori dell’ENEA stanno lavorando alla costruzione di un prototipo di motore, costituito da magneti superconduttori permanenti. E’ chiaro ora quanto la superconduttività possa fare per il progresso. Un’Affinità elettiva che svela la sua potenza nella Big Physics. Intesa come fusione nucleare e grandi acceleratori di particelle. Nella diagnostica avanzata per la salute dell’uomo e la conservazione dei beni culturali. Ma anche nell’informatica quantistica, nei trasporti e nelle smart grid. Superconduttività, biglietto di sola andata per il futuro.

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