Une percée révolutionnaire pour résoudre les problèmes d'un composant essentiel du réseau électrique américain : 'Ceci stoppe le courant'

Scientists make revolutionary breakthrough to address issues with essential component of US power grid: 'This halts the current'

Une percée révolutionnaire pour résoudre les problèmes d'un composant essentiel du réseau électrique américain : 'Ceci stoppe le courant'

Le réseau électrique national, complexe et de plus en plus sollicité, est équipé de disjoncteurs qui protègent le système des surcharges et autres dysfonctionnements. Cependant, ces disjoncteurs utilisent un gaz appelé hexafluorure de soufre (SF6), dont le potentiel de réchauffement climatique est près de 25 000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, selon IEEE Spectrum. Ce gaz, bien qu'excellent isolant, est extrêmement nocif pour l'environnement, comme l'explique Johan Enslin, directeur de programme à l'U.S. Advanced Research Projects Agency-Energy. Face à ce problème, l'agence a financé des recherches à Georgia Tech pour trouver une alternative.

L'innovation de Georgia Tech utilise du dioxyde de carbone supercritique, un gaz plus sûr. Les disjoncteurs peuvent interrompre un courant lors d'un coup de foudre ou d'une autre urgence en créant mécaniquement un espace et un arc, puis en projetant du gaz à haute pression à travers cet espace. Ce processus absorbe les électrons libres et éteint l'arc, augmentant ainsi la résistance diélectrique du gaz. Le CO2 supercritique, obtenu sous haute pression et température, présente des propriétés intermédiaires entre un gaz et un liquide.

Pour adapter cette technologie, les chercheurs ont dû concevoir de nouvelles pièces, notamment un boîtier capable de résister aux hautes pressions requises. Selon Spectrum, Georgia Tech a développé un boîtier innovant composé de résines époxy chargées de minéraux, de conducteurs en cuivre, de tuyaux en acier et de brides. Cette avancée s'inscrit dans un effort plus large pour trouver des alternatives plus propres, comme le mélange gazeux développé par GE Verona depuis deux décennies.

Les enjeux sont majeurs : environ 1 % du SF6 utilisé fuit, libérant près de 9 000 tonnes de gaz nocifs dans l'atmosphère. Par ailleurs, la NASA a établi un lien entre le réchauffement climatique et l'augmentation des tempêtes violentes, menaçant davantage les infrastructures électriques. Bien que des ajustements restent nécessaires, comme le développement d'un semi-conducteur capable de gérer des conditions électriques extrêmes, cette innovation représente un pas important vers un réseau électrique plus durable.

En attendant, les particuliers peuvent contribuer à la transition énergétique en adoptant des solutions renouvelables, comme les panneaux solaires, bénéficiant de crédits d'impôt pouvant atteindre 30 %. Une étude gouvernementale montre que ces installations permettent d'économiser en moyenne 700 dollars par an. Les abonnements à l'énergie solaire communautaire offrent également une alternative accessible sans installation de panneaux.

Đột phá cách mạng xử lý vấn đề thành phần quan trọng trong lưới điện Mỹ: 'Dừng dòng điện ngay lập tức'

Lưới điện quốc gia phức tạp và ngày càng quá tải của Mỹ phụ thuộc vào các bộ ngắt mạch bảo vệ hệ thống khỏi tình trạng quá tải. Vấn đề nằm ở chỗ chúng sử dụng khí lưu huỳnh hexafluoride (SF6) - loại khí có khả năng gây hiệu ứng nhà kính gấp 25.000 lần CO2 theo IEEE Spectrum. Johan Enslin, giám đốc chương trình tại Cơ quan Nghiên cứu Năng lượng Tiên tiến Mỹ, nhận định: "SF6 là chất cách điện tuyệt vời nhưng cực kỳ hại môi trường - có lẽ là loại khí nhà kính tồi tệ nhất".

Trước thực trạng này, cơ quan trên đã tài trợ nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Georgia (Georgia Tech) để tìm giải pháp thay thế. Công nghệ mới sử dụng CO2 siêu tới hạn - dạng khí an toàn hơn. Bộ ngắt mạch có thể dừng dòng điện khi sét đánh bằng cách tạo khe hở cơ học, phóng khí áp suất cao để hấp thụ electron tự do và dập tắt hồ quang điện nhờ tăng cường độ bền điện môi của khí.

Nhóm nghiên cứu phải thiết kế đặc biệt vỏ cách điện chịu áp lực cao, kết hợp nhựa epoxy khoáng, dây đồng, ống thép và mặt bích. Đây là bước tiến quan trọng trong nỗ lực toàn cầu tìm giải pháp thân thiện môi trường, như hỗn hợp khí GE Verona đã phát triển suốt 20 năm. Ước tính 1% lượng SF6 bị rò rỉ, tương đương 9.000 tấn khí độc thải ra môi trường hàng năm.

Theo NASA, biến đổi khí hậu làm gia tăng các cơn bão mạnh đe dọa đường dây điện, khiến bài toán năng lượng càng phức tạp. Dù vẫn cần hoàn thiện như phát triển chất bán dẫn xử lý sự cố trong 1/1000 giây, đột phá này mở đường cho lưới điện bền vững hơn. Trong khi chờ đợi, các hộ gia đình có thể lắp điện mặt trời nhận ưu đãi thuế 30%, tiết kiệm trung bình 700 USD/năm, hoặc đăng ký điện mặt trời cộng đồng không cần lắp đặt.