Un développeur éolien pense que sa technologie peut desserrer l’emprise ferme de la Chine sur les aimants en terres rares.
Les turbines éoliennes offshore dépendent des aimants permanents en terres rares (RE-PM). Cependant, la Chine contrôle 90 % des RE-PM, créant ainsi un monopole de marché qui engendre des risques de goulots d’étranglement de l’approvisionnement, de pénuries et de fluctuations des prix (y compris des hausses de prix abusives) dans le climat géopolitique tendu d’aujourd’hui.
Hyper Tech Research, Inc. pourrait avoir une solution pour libérer la chaîne d’approvisionnement des contraintes imposées par les RE-PM. Leur fil supraconducteur pourrait éliminer le besoin de matériaux magnétiques et conduire à des éoliennes offshore plus efficaces et abordables.
Intérieur du mât d’une turbine éolienne. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Adobe Stock
Le Câble Supraconducteur de Hyper Tech
Les matériaux supraconducteurs sont très recherchés dans les applications électroniques car ils ont une résistance nulle, ce qui permet aux électrons de circuler sans aucune impédance.
Théoriquement, les supraconducteurs sont le matériau idéal pour les applications énergétiques et électroniques, mais ils doivent être refroidis à des températures ultra-basses pour fonctionner, ce qui les rend parfois impraticables. Cependant, leurs avantages continuent de stimuler la recherche sur les matériaux supraconducteurs vers de nouveaux sommets.
L’équipe de Hyper Tech Research a créé un câble supraconducteur à base de microfilaments de diborure de magnésium (MgB2) qui nécessite un refroidissement à -390°F pour fonctionner. Bien que toujours très froide, cette température est bien plus élevée que celle des matériaux supraconducteurs utilisés dans les aimants d’IRM à -443°F. De plus, ces supraconducteurs sont moins coûteux à refroidir car ils peuvent utiliser de l’hydrogène liquide plutôt que de l’hélium liquide ou de l’azote liquide.
L’hydrogène liquide fonctionne à basse température. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Wikimedia Commons
L’utilisation de fils supraconducteurs permet de conduire plus d’électricité avec moins de matériau. Les câbles sont destinés à la fabrication de générateurs à entraînement direct plus petits et plus légers pour les éoliennes, éliminant ainsi la dépendance aux RE-PM, y compris les matériaux d’aimant permanent rares et coûteux tels que le néodyme.
Les générateurs supraconducteurs de l’équipe pourraient conduire à des éoliennes plus grandes produisant plus d’énergie sans occuper plus d’espace. Cela serait rendu possible grâce aux gains d’efficacité des supraconducteurs, capables d’alimenter des systèmes plus grands et de mener à des éoliennes et une production d’énergie plus rentables.
Praticité : Toujours un Défi pour les Supraconducteurs
De nombreux chercheurs s’intéressent aux matériaux supraconducteurs, mais personne n’a encore trouvé le Graal des supraconducteurs fonctionnant à température ambiante. En 2023, des scientifiques coréens ont affirmé dans un papier pré-imprimé avoir découvert un supraconducteur à température ambiante appelé LK99. Cependant, la communauté scientifique a rapidement démystifié cette affirmation après avoir échoué à reproduire les résultats. Il s’avère que le matériau LK99 est diamagnétique et peut léviter dans des champs magnétiques élevés. Les supraconducteurs lévitent au-dessus des aimants, ce qui a conduit les chercheurs coréens à conclure à tort que le matériau était un supraconducteur.
Il ne fait aucun doute que les supraconducteurs — s’ils sont utilisés de manière efficace — ont le potentiel de transformer le réseau électrique et presque toutes les applications électroniques grâce à leur absence de résistance électrique.
Cependant, étant donné leurs besoins en refroidissement, beaucoup remettront en question la praticité des supraconducteurs pour des opérations à grande échelle. Certes, l’équipe de Hyper Tech a trouvé une option moins coûteuse en hydrogène liquide pour refroidir les supraconducteurs. Cependant, étant donné que de nombreuses éoliennes sont situées dans des zones éloignées et offshore, à quelle fréquence l’hydrogène liquide devra-t-il être remplacé, et qui le fera ? Dans les machines IRM modernes, l’hélium liquide doit être remplacé seulement tous les quelques années. L’équipe n’a pas abordé les aspects pratiques des changements fréquents de liquide de refroidissement.
De nombreuses questions demeurent concernant ce développement, mais il est excitant de voir des cas d’utilisation intéressants des supraconducteurs dans le domaine des énergies renouvelables.
Le Prix CABLE pour les Solutions de Conducteurs
Le câble supraconducteur de Hyper Tech Research a atteint les dernières étapes du concours du Département de l’Énergie pour les Matériaux améliorant la Conductivité pour des Applications Électriques et Thermiques Innovantes et Abordables (CABLE). Les gagnants recevront 500 000 dollars pour développer davantage leurs matériaux.