IBM e ABB studiano un isolatore per migliorare la trasmissione dell’elettricità

I ricercatori di IBM e ABB (grande costruttore mondiale di reti per elettricità), stanno utilizzando dei supercomputer per studiare e sviluppare un nuovo tipo di isolatore per alta tensione che, a detta delle due aziende, migliorerà l’efficienza nella trasmissione dell’elettricità.

Un isolatore perfezionato può trasformare la rete di alimentazione, riducendo la perdita di energia e le interruzioni causate dal deterioramento del materiale esposto agli agenti atmosferici. Una volta generata, l’elettricità viene trasmessa dalla centrale elettrica all’utente finale tramite cavi sotterranei o linee di alimentazione aeree. Fino al sette per cento della perdita di energia durante la trasmissione è imputabile al sistema di isolamento. Questo spreco avviene per una serie di motivi, tra cui le condizioni qualitative della rete e gli influssi ambientali come l’umidità, i forti venti e/o l’inquinamento.

“È come andare al mercato, comprare un contenitore pieno di latte e arrivare a casa per scoprire che ne è scomparso un intero bicchiere”, spiega Philip Shemella del centro di Ricerca di Zurigo. “Utilizzando i supercomputer possiamo simulare a livello molecolare il modo in cui gli isolatori vengono danneggiati dall’ambiente e progettarli per essere più efficienti e affidabili”.

Più di due anni fa, alcuni ricercatori in Svizzera hanno dato vita a un progetto congiunto per simulare la dinamica molecolare degli isolatori, fatti di gomma di silicone scientificamente nota come polidimetilsilossano, o PDMS. L’obiettivo del progetto era comprendere meglio i processi fisici e il potenziale miglioramento dei metodi di progettazione dei materiali per l’isolamento per alta tensione.

Utilizzando un supercomputer IBM Blue Gene/P e algoritmi a elevato parallelismo, gli scienziati sono riusciti a simulare e a studiare le singole molecole utilizzate nella gomma di silicone, per comprendere meglio come essa reagisce ai danni causati dall’ambiente. Con le simulazioni avanzate e la potenza di calcolo disponibile, gli scienziati sono riusciti a creare modelli realistici del materiale, contenenti circa un milione di atomi. Queste simulazioni condurranno al test di nuovi materiali nella composizione della gomma di silicone, per migliorarne la resilienza ai danni.

I risultati aiutano a chiarire il meccanismo d’idrorepellenza sulla superficie degli isolatori. “Attualmente stiamo eseguendo simulazioni per studiare come una goccia d’acqua influisce sull’affidabilità del materiale isolante. Sorprendentemente, si tratta di un elemento molto significativo, in particolare quando viene estrapolato sull'intera rete di alimentazione”, aggiunge Shemella.

I risultati iniziali sono stati pubblicati sul Journal of Physical Chemistry B e sono stati presentati anche al convegno della Materials Research Society della primavera 2011, a San Francisco, ricevendo il premio Best Poster Award.