Remplacer le cuivre : le défi du Selva Research Group

Une équipe de recherche de l’Université de Houston, le Selva Research Group, fait partie des sept équipes qui ont atteint la dernière étape du prix du département américain de l’Énergie (DOE) pour la fabrication de conducteurs à base de matériaux à conductivité améliorée pour des applications électriques et thermiques abordables et innovantes, également connu sous le nom de CABLE Prize.

Le concours en trois étapes du DOE s’est engagé à allouer jusqu’à 4,5 millions de dollars pour accélérer le développement de matériaux abordables et manufacturables qui conduisent l’électricité de manière plus efficace et contribuent à propulser les États-Unis vers une économie d’énergie propre.

Le « Super Cool Conductor » de l’équipe de l’UH, un fil très fin, est un supraconducteur terrestre rare à haute température qui peut être fabriqué à moitié moins cher que les câbles en cuivre actuellement utilisés pour la transmission d’énergie dans la plupart des villes.

Le Selva Group a remporté la première étape du concours CABLE en 2021 en démontrant avec succès son matériau conducteur révolutionnaire – le supraconducteur haute performance de l’UH – pour les applications d’énergie électrique et thermique. Dans la deuxième étape, les équipes devaient fournir un échantillon de leur matériau pour évaluation par les laboratoires de tests approuvés par le prix CABLE.

Le conducteur de l’UH a réussi à concourir dans le concours Beat Copper (cuivre à battre) et a démontré son potentiel pour remplacer le cuivre dans les moteurs, les câbles et les générateurs. De plus, les propriétés magnétiques uniques du supraconducteur le rendent bien adapté à l’utilisation dans les centrales de fusion compactes et d’autres utilisations similaires, selon le site Web du DOE.

Venkat Selvamanickam, responsable du Selva Research Group, professeur titulaire de la chaire M.D. Anderson en ingénierie mécanique et directeur de l’Advanced Manufacturing Institute, est très fier de son équipe et de cette deuxième victoire.

« Tandis qu’il existe un solide historique de découvertes et d’innovations en matériaux de l’Université de Houston, notre succès dans la compétition CABLE met en lumière les capacités du Selva Research Group et de l’Université à passer de la recherche à l’échelle du laboratoire à la fabrication, » a déclaré Selvamanickam. « Notre succès démontre qu’une infrastructure de recherche en fabrication solide dans le milieu universitaire peut être efficace pour faire évoluer les innovations hors du laboratoire au profit de la société.« 

Chaque équipe gagnante de la deuxième étape a remporté 200 000 dollars en espèces et plus en bons. Les 7 gagnants passent à la troisième et dernière étape du concours, où ils devront élaborer un plan d’affaires détaillé pour leur produit et fabriquer un échantillon plus grand de leurs matériaux pour des tests supplémentaires. Jusqu’à quatre équipes se partageront au final une dotation totale d’au moins 2 millions de dollars à la fin de la troisième étape.

Selvamanickam et son équipe se sentent prêts à relever le défi de ce dernier tour.

Les rubans supraconducteurs haute performance produits par le Selva Group sont déjà utilisés pour fabriquer des prototypes à petite échelle d’aimants, de bobines et de câbles par différentes entités partenaires. L’équipe travaille à l’augmentation de l’échelle de sa technologie pour la fabrication pilote de rubans plus longs nécessaires aux dispositifs à grande échelle, dans un délai de trois ans.

« Les étudiants et les chercheurs du Selva Research Group ont travaillé avec diligence pour faire progresser notre technologie de supraconducteurs haute performance, surmontant de nombreux obstacles techniques à chaque étape« , a déclaré Selvamanickam. Nous sommes tous motivés pour atteindre notre objectif ultime : des supraconducteurs alimentant l’avenir de l’énergie propre. »

Selvamanickam est reconnu mondialement pour ses recherches visant à développer de meilleures technologies de fabrication pour les fils supraconducteurs à couches minces. Son équipe a été la première à fabriquer des fils supraconducteurs à couches minces, qui ont été utilisés en 2008 pour alimenter 25 000 foyers à Albany, New York, et sont maintenant utilisés par plus de 200 institutions dans le monde pour des applications comme les générateurs éoliens, le stockage d’énergie, les câbles de transmission d’énergie, les trains à lévitation magnétique, l’imagerie médicale et les applications de défense.

« Nous sommes fiers du travail accompli par le Dr Selvamanickam et son équipe pour surmonter les obstacles et rendre cette technologie de fil innovante et abordable disponible pour une utilisation commerciale à grande échelle« , a déclaré Ramanan Krishnamoorti, vice-président de l’énergie et de l’innovation à l’UH.

Légende illustration : Les rubans supraconducteurs à haute performance, comme ceux mis au point par le groupe de recherche Selva de l’UH, peuvent optimiser les technologies de stockage de l’énergie de la prochaine génération et soutenir l’électrification des secteurs à forte intensité énergétique en vue d’une économie fondée sur l’énergie propre. Crédit University of Houston