Novo Conceito Ofereceria Benefícios Econômicos e Ambientais para Trânsito, Transmissão de Energia e Armazenamento de Próxima Geração
Os pesquisadores propuseram um sistema supercondutor econômico que integra a transmissão e o transporte de energia elétrica usando a infraestrutura rodoviária existente. Esse conceito pode permitir viagens em alta velocidade e fornecer um método para armazenar e transportar energia limpa, oferecendo benefícios econômicos e ambientais significativos a longo prazo.
Por muito tempo, a promessa de supercondutividade para transmissão e transporte de energia elétrica foi prejudicada por altos custos. Agora, pesquisadores da Universidade de Houston (UH) e da Alemanha demonstraram uma maneira de cortar custos e derrubar os setores de trânsito e transporte de energia usando supercondutores para mover pessoas, cargas e energia ao longo da infraestrutura rodoviária existente.
O sistema combinado não apenas reduziria o custo de operação de cada sistema, mas também forneceria uma maneira de armazenar e transportar hidrogênio liquefeito, uma importante fonte futura de energia limpa. O hidrogênio liquefeito seria usado para resfriar o guia do supercondutor à medida que é armazenado e transportado, reduzindo a necessidade de um sistema de tubulação especializado separado capaz de resfriar o combustível a 20 graus Kelvin, ou 424 Fahrenheit negativos.
O conceito, descrito num artigo publicado a 24 de abril de 2023 na revista APL Energy, sugere um futuro em que as viagens aéreas e o transporte tradicional de mercadorias podem tornar-se obsoletos, substituídos por um “supersistema” que permite que veículos pessoais e comerciais viajem a velocidades de até 400 milhas por hora – talvez até duas vezes mais rápido.
“Eu chamo isso de tecnologia que muda o mundo”, disse Zhifeng Ren, diretor do Centro de Supercondutividade do Texas na UH, que surgiu com o conceito e é o autor correspondente do artigo. “A supercondutividade tem a promessa de transmitir energia elétrica sem perda de energia, para alimentar trens super-rápidos que levitam magneticamente e para armazenamento de energia. Mas não tem sido economicamente viável, e é por isso que ainda não aconteceu em larga escala.”
A era moderna da pesquisa de supercondutividade começou em 1987, quando uma equipe liderada pelo físico da UH Paul Chu descobriu um composto que agia como um supercondutor a uma temperatura acima do ponto de ebulição do nitrogênio líquido. Desde então, projetos de demonstração provaram que os supercondutores podem ser usados para alimentar trens levitados magneticamente e para transmitir energia elétrica sem perda de energia, reduzindo o desperdício.
Os detalhes técnicos ainda precisam ser resolvidos, disse Ren, que também é professor titular de física do M.D. Anderson. “Mas a curva de aprendizado não deve ser íngreme, pois aprendemos muito nos últimos 40 anos.”
O financiamento será outro desafio. E embora este documento de prova de conceito não inclua uma análise econômica, ele disse que a combinação de sistemas de trânsito e energia e o uso de rodovias existentes reduziriam substancialmente o custo em comparação com o de qualquer sistema individual. Isso, juntamente com os potenciais benefícios econômicos e ambientais de longo prazo do projeto, superaria os custos iniciais, disse ele.
Os trens que levitam magneticamente tradicionalmente operam em um trilho magnetizado, com supercondutores embutidos no trem de pouso. Este conceito inverte isso, incorporando supercondutores na infraestrutura rodoviária existente e adicionando ímãs aos chassis dos veículos, o que evita ter que resfriar os supercondutores em cada veículo. Em vez disso, o hidrogênio liquefeito resfriaria os supercondutores à medida que se move pelo sistema, com nitrogênio liquefeito e uma camada de vácuo usada para isolar termicamente o hidrogênio liquefeito.
Os pesquisadores construíram um modelo para demonstrar o principal aspecto técnico do conceito – levitar um ímã sobre uma guia de supercondutor. Nitrogênio liquefeito foi usado para resfriar os supercondutores no modelo; Ren disse que os modelos futuros usarão hidrogênio.
Veículos com material rodante magnetizado – trens, caminhões de carga e até mesmo veículos pessoais – entrariam na guia do supercondutor, levitando e se movendo em alta velocidade para alcançar seus destinos. Depois de deixar a pista, os veículos continuariam suas viagens movidos por motores elétricos ou de combustão interna tradicionais.
As pessoas poderiam viajar de acordo com sua própria conveniência, aproveitando os benefícios de economia de tempo de trens de alta velocidade e viagens aéreas, disse Ren. “Em vez de 75 mph, você poderia ir a 400 mph, de Houston a Los Angeles ou de Houston a Nova York em apenas algumas horas.”
O consumo de combustível ou energia elétrica cairia drasticamente enquanto o carro ou caminhão estivesse na pista do supercondutor, reduzindo tanto o custo quanto a pegada ambiental, disse ele.
“Todos esses benefícios juntos, acho que podem mudar o mundo.”
Publicado em 01/05/2023 13h11
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