Cabos de alumínio com nanotubos reduzem perdas de eletricidade

Alex Sander Alcântara - Agência Fapesp - 29/01/2009

Pesquisa testa cabo de alumínio com nanotubos de carbono que aumenta condutividade elétrica, reduzindo perdas de energia em até 65%. Projeto ganhou o primeiro lugar do Prêmio Werner von Siemens
[Imagem: Wikimedia Commons]

Estima-se que hoje a perda de energia durante a transmissão nos cabos elétricos de alta tensão seja de cerca de 5,5 kW por quilômetro de linha. Isso sem considerar as perdas nas estações.

Uma pesquisa feita no Centro de Engenharia de Nanoprodutos da Fundação Educacional Inaciana Padre Sabóia de Medeiros (FEI) testou um cabo de alumínio com nanotubos de carbono que aumenta a condutividade elétrica em 170 vezes e reduz as perdas de energia em até 65% em relação aos cabos de alumínio tradicionais.

Alma de alumínio

O fio é composto de uma alma de alumínio com camada superficial de nanotubos de carbono. De acordo com o professor do Departamento de Engenharia de Materiais da FEI, Ricardo Hauch Ribeiro de Castro, orientador da pesquisa, o trabalho se destaca pela técnica de aplicação, de baixo custo e elevado rendimento, que confere à nova tecnologia a possibilidade de implantação industrial.

"Com um custo razoável de aplicação, esse novo conceito de fio poderia ser utilizado em linhas de transmissão, reduzindo as perdas significativamente. Redução de perdas representa queda no custo total de energia", disse Castro à Agência FAPESP.

Prêmio de Inovação Tecnológica

O projeto foi desenvolvido por Eric Costa Diniz, aluno de engenharia elétrica da FEI, e contou com a colaboração dos professores Marcello Bellodi e Alessandro La Neve, ambos do Departamento de Engenharia Elétrica.

A pesquisa conquistou o 1º lugar no Prêmio Werner von Siemens de Inovação Tecnológica em 2008, na categoria Estudante - Novas Ideias, categoria Energia. O projeto foi escolhido entre 253 trabalhos inscritos por estudantes de graduação e pós-graduação do Brasil. Como prêmio, Diniz recebeu R$ 10 mil.

Cabo de energia com nanotecnologia

De acordo com Castro, as perdas naturais na condução de energia ocorrem porque a superfície sofre ligeira oxidação, formando uma camada passiva, o que prejudica a condutividade. "Recobrindo a superfície do alumínio com nanotubos de carbono, esperava-se uma redução de perda, pois a condutividade elétrica dos nanotubos de carbono é elevada e tem um mecanismo diferente de condução eletrônica", explicou.

Segundo ele, esse novo fio abre perspectivas para a melhora da qualidade de transmissão de energia. "Além de reduzir as perdas, as propriedades mecânicas do cabo não são alteradas significativamente, já que a diferença entre o cabo tradicional de alumínio e o testado neste projeto é apenas uma camada superficial. Isso indica uma possibilidade concreta de substituição dos cabos atuais sem mudanças significativas na infraestrutura básica", disse.

Cabos de aço versus cabos de alumínio

A maior parte das linhas de transmissão do sistema brasileiro utiliza, segundo o professor, cabos de aço do tipo 636. "Os cabos de alumínio são utilizados com menor frequência. Mas eles vêm ganhando mercado nos últimos anos e há projeções de uma mudança total do sistema de linhas de transmissão para as próximas décadas", afirmou.

"Com a nova proposta de cabo de alumínio com nanotubos de carbono, os ganhos na redução de perda são muito mais expressivos. Isso poderia intensificar a migração dos cabos de aço para essa nova geração de cabos de transmissão nanotecnológicos, reduzindo as perdas de energia e economizando muito dinheiro", apontou.

O custo da nanotecnologia

O próximo passo da pesquisa será estender a experiência para cabos de condução maiores - o trabalho foi feito com um protótipo de 10 centímetros de extensão. A maior limitação, segundo Castro, é o custo relativamente alto, uma vez que os nanotubos de carbono utilizados são importados da China ou dos Estados Unidos. "Infelizmente, não há uma produção muito expressiva de nanotubos de carbono no Brasil, o que aumenta o custo do produto final."

Apesar dessa limitação, o professor da FEI afirma que a técnica de deposição dos nanotubos desenvolvida no projeto é economicamente viável. "Utilizando-se via líquida, foi possível montar um sistema eficaz e capaz de ser introduzido em uma fábrica de trefilação de cabos com investimentos relativamente modestos", disse.

"O ponto a favor é que, como é aplicada apenas uma única camada de nanotubos de carbono no corpo de alumínio, a quantidade utilizada é muito pequena. Estimamos o aumento do custo de fabricação de um fio de alumínio com nanotubos em R$ 3 por metro, em relação ao cabo convencional. Apesar de parecer muito, se considerarmos o ganho operacional nas reduções de perdas durante a transmissão, o novo cabo poderia ter vantagens econômicas significativas", destacou Castro.

Segundo ele, a pesquisa prosseguirá no melhoramento do protótipo. "O próximo passo é o alinhamento dos nanotubos de carbono em uma única direção para explorar ao máximo sua condutibilidade elétrica", disse.

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