Característiques del material: les "deficiències inherents" dels aliatges d'alumini de terres rares
Tot i que els cables d'aliatge d'alumini de terres rares poden semblar que tenen un rendiment integral, en realitat pateixen deficiències inherents a l'àmbit de les aplicacions d'ultra-tensió (UHV). El seu component bàsic-l'aliatge d'alumini-, tot i que millora la resistència i la resistència a la corrosió gràcies a l'addició d'elements de terres rares, troba que la seva conductivitat elèctrica es converteix en el seu "taló d'Aquil·les". En comparació amb el coure pur, la resistivitat elèctrica d'aquest aliatge d'alumini és aproximadament 1,6 vegades més gran; això implica que, sota càrregues de corrent idèntiques, els cables d'aliatge d'alumini generen més calor i incorren en pèrdues energètiques més elevades. La transmissió d'energia UHV requereix cables amb una resistència elèctrica extremadament baixa per minimitzar la dissipació d'energia i mitigar el risc de sobreescalfament-un requisit rigorós que la conductivitat dels aliatges d'alumini de terres rares és evidentment incapaç de satisfer.
Conductivitat elèctrica: la "línia de vida" de la transmissió UHV
El principi bàsic de la transmissió d'energia UHV és la "transmissió eficient" i la conductivitat elèctrica és el factor fonamental que determina aquesta eficiència. Prenent com a exemple una línia UHV de 500 kV, la resistència per quilòmetre s'ha de mantenir per sota de 0,01 ohms per garantir que les pèrdues de transmissió es mantinguin per sota del 3%. Si s'utilitzen cables d'aliatge d'alumini de terres rares, la resistència es dispararia a més de 0,016 ohms, duplicant efectivament la pèrdua d'energia. Més críticament, les línies UHV han de suportar corrents que arriben a desenes de milers d'amperes; en condicions d'-temperatura tan altes, els cables d'aliatge d'alumini són propensos a suavitzar-se i deformar-se, cosa que pot provocar danys a la capa d'aïllament i provocar perills importants per a la seguretat. En canvi, els cables de coure tenen un punt de fusió de 1083 graus, mentre que els aliatges d'alumini es fonen a només 660 graus -una gran disparitat en la resistència a les altes-temperatura.
Colls d'ampolla tècnics: la "última milla" del laboratori a l'aplicació
Fins i tot si la conductivitat elèctrica dels cables d'aliatge d'alumini de terres rares es millorés mitjançant formulacions d'aliatge optimitzades, encara s'enfrontarien a un altre repte formidable: el propi procés de fabricació. Els cables UHV exigeixen un grau d'uniformitat excepcionalment alt; fins i tot el més mínim defecte microscòpic pot conduir a concentracions localitzades de camp elèctric, provocant potencialment una ruptura dielèctrica. No obstant això, durant els processos de fosa i estirat dels aliatges d'alumini, el control de les impureses és molt més difícil que per al coure, el que resulta en rendiments de producció més baixos i costos de fabricació més elevats. A més, la capa d'aïllament dels cables d'ultra-alta-tensió ha de suportar tensions que arribin a milions de volts; tanmateix, el material-de polietilè reticulat (XLPE) dominant actualment presenta una mala adherència als aliatges d'alumini, cosa que el fa propens a la separació interfacial-un factor que restringeix encara més la seva aplicació.
