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TECNOLOGIA/ L’elettricità del futuro viaggerà sottozero?

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Treno Maglev con elettromagneti superconduttori (Foto Central Japan railways co.)  Treno Maglev con elettromagneti superconduttori (Foto Central Japan railways co.)

Si è appena concluso l’anno delle celebrazioni dedicate alla scoperta della superconduttività, avvenuta cento anni fa quando il fisico olandese Heike Kammerlingh Onnes osservò la resistenza elettrica di un filo di mercurio annullarsi improvvisamente alla temperatura di -269 °C e annotò nel quaderno “Kwik nagenoeg nul” (mercurio praticamente nullo). L’anniversario è passato alquanto in sordina, nonostante i progressi conseguiti nel corso del XX secolo riguardanti la scoperta di nuovi superconduttori e il loro impiego in applicazioni commerciali; il tutto contrassegnato da sei premi Nobel per la Fisica a partire dallo stesso Onnes nel 1913.

I settori applicativi più interessanti sono quelli in cui si consegue sia un miglioramento delle prestazioni che una drastica riduzione delle dimensioni e dei pesi delle apparecchiature o nuove funzionalità non conseguibili con l’adozione del filo di rame. È il caso delle apparecchiature biomedicali a risonanza magnetica “total body” (un mercato di oltre 3 miliardi di euro l’anno) e dei sistemi magnetici degli acceleratori di particelle dove i superconduttori sono di fatto insostituibili.

La superconduttività tarda invece ad affermarsi nel settore della produzione, trasporto e uso dell’energia elettrica, che rappresenta il naturale ambito applicativo di materiali privi di resistenza elettrica. Uno spiraglio si aprì 25 anni fa con l’avvento dei “superconduttori ad alta temperatura” in grado di utilizzare come refrigerante l’azoto liquido (-196 °C), facile da produrre, abbondante in natura, economico e già utilizzato in diversi processi industriali. La scoperta provocò un tale entusiasmo da lasciar prevedere una rivoluzione tecnologica. In realtà, la necessità di doverli mantenere a temperature molto basse rappresenta tuttora un handicap che richiede una progettazione specifica dell’apparecchiatura con un aggravio dei costi di investimento e di esercizio.

Potenzialmente tutte le apparecchiature elettrotecniche possono essere equipaggiate con componenti superconduttori, ma solo alcune di esse avranno una possibilità concreta di far parte della rete elettrica del futuro. Il cavo per il trasporto di energia elettrica è sicuramente una delle principali applicazioni: l’utilizzo dei superconduttori permette di limitare le perdite, ridurre di un fattore 3-5 le dimensioni esterne ed eliminare completamente l’inquinamento elettromagnetico. Le prime applicazioni non riguarderanno il trasporto di energia su lunghe distanze, ma verosimilmente il retrofit dei cavi tradizionali nelle aree densamente abitate utilizzando i cavidotti già esistenti. In questo modo viene potenziata la capacità di trasporto della rete elettrica senza ricorrere a opere civili che comportano costi notevoli e disagi per la popolazione.



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