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Una red más robusta para Manhattan
Los cables de alimentación superconductores y superenfriados han tenido durante mucho tiempo el potencial de suministrar energía de forma eficiente, ya que no ofrecen pérdidas de resistencia. Ahora están siendo examinados como una forma de agregar redundancia en los estrechos barrios de la red eléctrica local de Manhattan, protegiendo potencialmente contra interrupciones naturales y ataques terroristas.
Cables fríos: Una sección transversal del cable superconductor de alta temperatura de American Superconductor muestra el refrigerante líquido moviéndose a través del núcleo en azul, rodeado por una red de cables conductores de corriente. Dichos cables pueden transportar 150 veces la corriente eléctrica de los cables de cobre del mismo tamaño, sin pérdidas de corriente debido a la resistencia. Estos cables están en el corazón de un nuevo proyecto diseñado para hacer que la red eléctrica de Manhattan sea más resistente a fallas y ataques.
En una ciudad, los cables superconductores ofrecen una ventaja: son mucho más compactos que los cables de cobre. Y parte de la protección contra sobretensiones necesaria se puede diseñar directamente en los cables, una hazaña que no es posible con los cables de cobre, lo que reduce la necesidad de interruptores automáticos voluminosos en las subestaciones de la ciudad.
Para desarrollar el concepto, el Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU. y la principal empresa de servicios públicos de Nueva York, Edison consolidado (Con Ed), anunció la semana pasada que invertirían $ 39 millones durante los próximos tres años para conectar dos subestaciones en ubicaciones no reveladas en Manhattan, permitiendo que cada una sustituya a la otra en caso de que una se queme. El esfuerzo utilizará tecnología de Superconductor americano , de Devens, MA, que fabrica los llamados cables superconductores de alta temperatura (alta temperatura significa que pueden operar a 90 grados kelvin) y los sistemas de control asociados.
No es una panacea para todos los problemas del sistema, pero nos daría más confiabilidad, flexibilidad y uso compartido de activos, dice Steve Kurtz, ingeniero de proyectos en Con Ed, una empresa de servicios públicos cuyas fallas en la red se hicieron evidentes el verano pasado cuando un corte de energía oscureció partes de Queens para 10 días. Haría que la red sea más resistente.
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Vea una animación de una red eléctrica más segura en la ciudad de Nueva York.
Parte de la deficiencia de la red eléctrica en la ciudad de Nueva York, como en muchas otras partes del país, es la falta de conexiones cruzadas similares a las de Internet, lo que agregaría confiabilidad. Los puntos finales de la red son subestaciones que suelen dar servicio a decenas de miles de clientes cada una. Un solo rayo o una ardilla errante pueden quemar una subestación, dejando a decenas de miles de personas en la oscuridad hasta que la empresa de servicios públicos pueda volver a poner la subestación en línea.
La solución es agregar conexiones cruzadas entre subestaciones para que otras puedan intervenir rápidamente para suministrar energía. Esta redundancia también podría resultar útil durante un ataque terrorista. Pero si una ciudad agrega conexiones, también necesita agregar más equipos para evitar que las fallas se propaguen a través de estas nuevas conexiones. Suena bastante bien, entonces, ¿por qué no lo hacen? pregunta Greg Yurek, director ejecutivo de American Superconductor. La respuesta es que no hay suficientes inmuebles bajo las calles de Manhattan.
Sin duda, todo esto es posible utilizando cables de cobre y equipos mecánicos probados. Pero en lugares como Manhattan, no hay espacio bajo el suelo para todo el cable de cobre adicional, al que se debe dar algo de espacio para disipar el calor, y no hay espacio en las subestaciones del centro de la ciudad para nuevos interruptores.
Los cables superconductores tienen una décima parte del tamaño de los cables de cobre. Es más, pueden manejar la protección contra sobretensiones dentro del propio cable sin requerir nuevos juegos de disyuntores voluminosos. Los materiales superconductores, que se basan en una cerámica flexible llamada óxido de itrio, bario y cobre, pueden tolerar una cierta carga de energía. En cada punto hasta ese máximo, llevan corriente sin pérdida. Pero en el momento en que se excede el máximo, los superconductores se vuelven altamente resistentes y detienen la propagación de las sobretensiones. Dependiendo de la cantidad de cables que coloque, puede transportar más corriente sin pérdidas, y puede diseñar el cable en términos de tener la cantidad correcta de resistencia en caso de sobrecargas de energía, dice Alexis Malozemoff , director de tecnología de American Superconductor.
Por supuesto, si el cable superconductor se vuelve resistivo, puede quemarse, por lo que se necesita algo de hardware para evitar tal daño. La compañía dice que los sistemas de control asociados no especificados manejarán este problema de manera efectiva. La necesidad es la madre de la invención, dice Yurek. Puede poner [protección contra fallas] en el cable, con alguna otra tecnología patentada, que según él es más eficiente en el espacio.
Por muy sensato que sea, no será sencillo. Llevará más de un año poner todas las piezas juntas en los laboratorios. Tienes que diseñarlo, luego construirlo, luego desarrollar protocolos de prueba, luego [hacer] pruebas de prototipos completos, luego analizar los datos, luego desarrollar una especificación de diseño para la instalación, dice Kurtz. La esperanza es que el concepto esté probado para agosto de 2008. La construcción real no se realizará antes de 2010.
Los superconductores de alta temperatura nacieron hace dos décadas. American Superconductor encontró una manera de comercializar el material haciendo una versión flexible de la cerámica y aumentando los requisitos de temperatura hasta 90 grados Kelvin más manejables. Esa temperatura se puede mantener de manera confiable usando nitrógeno líquido para enfriar.
Si bien los cables superconductores, incluidas algunas líneas de transmisión en Columbus, OH, Albany, NY y Long Island, avanzan lentamente, el proyecto de Manhattan marca un nuevo hito, dice Yurek. Con Ed está decidiendo que están dispuestos a poner estos superconductores en su red. Es un gran punto de validación, por decir lo menos.