Imagen. / MIT

El año pasado en Woburn, Massachusetts, se instaló una línea eléctrica a lo largo de un tramo de tierra de 100 pies. Los transeúntes no habrían encontrado mucho interesante en la instalación: la línea estaba sostenida por postes de servicios públicos estándar, como los que la mayoría de nosotros hemos pasado millones de veces. De hecho, la familiaridad con la vista es una parte clave de la promesa de la tecnología.

Las líneas están diseñadas para transportar de cinco a diez veces la cantidad de energía que las líneas de transmisión convencionales, utilizando esencialmente el mismo espacio y nivel de voltaje. Eso será clave para ayudarlas a superar los obstáculos regulatorios y la oposición de la comunidad que han hecho que aumentar la capacidad de transmisión sea casi imposible en grandes franjas del mundo, particularmente en América y Europa, donde los nuevos sistemas de distribución de energía desempeñan un papel vital en la transición a la energía renovable y la resiliencia de la red.

Las líneas son el resultado de años de trabajo de la startup VEIR, cofundada por Tim Heidel ´05, SM ´06, SM ´09, PhD ´10. Utilizan cables superconductores y un sistema de refrigeración patentado que permitirá una capacidad de transmisión inicial de hasta 400 megavatios y, en futuras versiones, hasta varios gigavatios.

"Podemos implementar niveles de energía mucho más altos a un voltaje mucho más bajo, por lo que podemos implementar la misma potencia pero con una huella y un impacto visual que es mucho menos intrusivo y, por lo tanto, podemos superar gran parte de la oposición pública, así como la ubicación y permitir barreras”, dice Heidel.

La solución de VEIR llega en un momento en que más de 10.000 proyectos de energía renovable en diversas etapas de desarrollo están buscando permiso para conectarse a las redes estadounidenses. La Casa Blanca ha dicho que Estados Unidos debe más que duplicar la capacidad de transmisión regional existente para alcanzar los objetivos de descarbonización para 2035.

Todo esto se produce cuando la demanda de electricidad se está disparando en medio del uso cada vez mayor de centros de datos e inteligencia artificial, y la electrificación de todo, desde vehículos de pasajeros hasta sistemas de calefacción domésticos.

A pesar de esas tendencias, la construcción de líneas de transmisión de alta potencia sigue siendo obstinadamente difícil.

“Construir una infraestructura de transmisión de alta potencia puede llevar una década o más, y ha habido bastantes ejemplos de proyectos que la gente ha tenido que abandonar porque se dan cuenta de que hay mucha oposición o demasiada complejidad para llevarlos a cabo de manera rentable. ”, dice Heidel. "Podemos bajar el voltaje pero transportar la misma cantidad de energía porque podemos construir sistemas que operan a niveles de corriente mucho más altos, y así es como nuestras líneas pueden fundirse en el fondo y evitar la misma oposición".

Heidel dice que VEIR ha creado una cartera de clientes interesados, incluidos servicios públicos, operadores de centros de datos, empresas industriales y desarrolladores de energía renovable. VEIR tiene como objetivo completar su primer piloto a escala comercial con alta potencia en 2026.

Una carrera en energía

Durante más de una década en el MIT, Heidel pasó de aprender sobre los fundamentos de la ingeniería eléctrica a estudiar la red eléctrica y el sector energético en general. Ese recorrido incluyó la obtención de una licenciatura, una maestría y un doctorado del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación del MIT, así como una maestría en el Programa de Tecnología y Política del MIT, que obtuvo mientras trabajaba para obtener su doctorado.

“Me entró el gusanillo de la energía y comencé a centrarme exclusivamente en la energía y el clima en la escuela de posgrado”, dice Heidel.

Después de su doctorado, Heidel fue nombrado director de investigación del estudio El futuro de la red eléctrica del MIT, que se completó en 2011.

"Esa fue una oportunidad fantástica al comienzo de mi carrera para estudiar todo el panorama y comprender los desafíos que enfrenta la red eléctrica y el sector energético en general", dice Heidel. "Me dio una buena base para entender la red, cómo funciona, quiénes están involucrados, cómo se toman las decisiones, cómo funciona la expansión, y esto me permitió observar los próximos 30 años".

Después de dejar el MIT, Heidel trabajó en la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) del Departamento de Energía y luego en la firma de inversión Breakthrough Energy Ventures (BEV) de Bill Gates, donde continuó estudiando transmisión.

"Prácticamente todos los escenarios y estudios de descarbonización que se han publicado en las últimas dos décadas concluyen que para lograr reducciones agresivas de las emisiones de gases de efecto invernadero, vamos a tener que duplicar o triplicar la escala de las redes eléctricas en todo el mundo", dice Heidel. “Pero cuando analizamos los datos sobre la rapidez con la que se estaban ampliando las redes, la facilidad con la que se podían construir líneas de transmisión y el costo de construir nuevas transmisiones, casi todos los indicadores apuntaban en la dirección equivocada. La transmisión se estaba volviendo más cara con el tiempo y tardaba más en construirse. Necesitamos desesperadamente encontrar una nueva solución”.

A diferencia de las líneas de transmisión tradicionales hechas de acero y aluminio, las líneas de transmisión de VEIR aprovechan décadas de progreso en el desarrollo de cintas superconductoras de alta temperatura y otros materiales. Parte de ese progreso ha sido impulsado por la industria de la fusión nuclear, que incorpora materiales superconductores en algunos de sus diseños de reactores nucleares.

Pero la principal innovación de VEIR es el sistema de refrigeración. El cofundador y asesor de VEIR, Steve Ashworth, desarrolló la idea aproximada del sistema de refrigeración hace más de 15 años en el Laboratorio Nacional de Los Álamos como parte de un proyecto de investigación más amplio financiado por el Departamento de Energía. Cuando se cerró el proyecto, la idea quedó en gran parte olvidada.

Heidel y otros en Breakthrough Energy Ventures se dieron cuenta de la innovación en 2019 mientras investigaban sobre transmisión. Hoy, el sistema de VEIR se enfría pasivamente con nitrógeno, que pasa por una tubería aislada al vacío que rodea un cable superconductor. También se utilizan unidades de intercambio de calor en algunas torres de transmisión.

Heidel dice que las líneas de transmisión diseñadas para transportar tanta energía suelen ser mucho más grandes que el diseño de VEIR, y otros intentos de reducir la huella de las líneas de alta potencia se limitaron a distancias cortas bajo tierra.

“La alta potencia requiere alto voltaje, y el alto voltaje requiere torres altas y amplios derechos de paso, y esas torres altas y esos amplios derechos de paso son profundamente impopulares”, dice Heidel. “Esa es una verdad universal en casi todo el mundo”.Moviendo energía alrededor del mundoLa primera línea de productos aéreos de corriente alterna (CA) de VEIR es capaz de capacidades de transmisión de hasta 400 megavatios y voltajes de hasta 69 kilovoltios, y la compañía planea escalar a productos de mayor voltaje y mayor potencia en el futuro, incluida la corriente continua (CC). ) líneas.VEIR venderá sus equipos a las empresas que instalen líneas de transmisión, con especial atención al mercado estadounidense.

A largo plazo, Heidel cree que la tecnología de VEIR es necesaria lo antes posible para satisfacer las crecientes demandas de electricidad y los nuevos proyectos de energía renovable en todo el mundo.

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