A recreación bidimensional do fluxo eléctrico, clave para favorecer unha xestión máis eficiente e segura da enerxía
Ferramentas matemáticas de última xeración permitiron que investigadores da USC e da Universidade de Almería recreasen, de xeito bidimensional, o modo no que flúe a enerxía eléctrica arredor dos cables que a conducen e confinada entre as canles que estes forman. O resultado é un método teórico pioneiro que explica de maneira sinxela e pedagóxica as particularidades do fluxo de enerxía en situacións de todo tipo, o que supón un paso máis de cara a unha xestión eficiente e segura da enerxía. Deste xeito preténdese mellorar o estudo da perda de enerxía nas liñas de transporte e distribución eléctrica, así como a súa vulnerabilidade ante interrupcións e fallos.
Os investigadores da área de Electromagnetismo da USC, pertencentes ao Instituto de Materiais da institución compostelá (iMATUS), Jorge Mira Pérez e Xabier Prado, asinan o artigo titulado ‘New mathematical model based on geometric algebra for physical power flow in theoretical two-dimensional multi-phase power circuits’ xunto a Francisco Gil Montoya, Francisco M. Arrabal-Campos e Alfredo Alcayde do departamento de Enxeñaría da Universidade de Almería. A investigación acaba de publicarse na revista Scientific Reports.
A recreación obtida polo equipo investigador amosa un sistema bidimensional de transmisión de potencia eléctrica dende os xeradores ata os usuarios ao longo de varias liñas de transmisión. A corrente descrita pode ser continua ou alterna, cunha ou múltiples frecuencias, e sen límites no número de cables de transmisión coas súas correspondentes fases, abarcando deste xeito o escenario máis amplo posible de transmisión da enerxía electromagnética.
“A metodoloxía desenvolvida no traballo permite estudar os fluxos de potencia en sistemas de transmisión e distribución eléctricos dunha forma simplificada que non é posible realizar en sistemas tridimensionais do mundo real. Grazas a iso, pódese entender mellor como se distribúen no espazo e, por tanto, favorecer unha xestión máis eficiente da enerxía”, apuntan dende o equipo investigador.
Nun contexto tridimensional, a potencia transmitiríase ao longo de todo o espazo dunha forma complexa que non se pode simplificar en elementos illados e separables (canles). Ao reducir o sistema a dúas dimensións, a enerxía vese confinada nas canles existentes entre cada par de liñas, que actúan a modo de barreiras que guían a potencia eléctrica. Desta forma, é posible entender o seu comportamento de forma análoga ao que acontece cun fluído que se propaga por varias canles separadas, enfocando a análise no comportamento deste fluído en cada canle. Esta recreación pioneira logrouse grazas ao uso da Álxebra Xeométrica, garante da aplicabilidade dos resultados en diferentes dimensións.
Retos de futuro
“A transmisión de enerxía eléctrica é esencial para o funcionamento da nosa sociedade moderna, pero tamén presenta retos e problemáticas aínda non resoltos. Entender como flúe a potencia nas liñas e sistemas eléctricos é crucial para garantir unha alimentación eléctrica segura e fiable”, sinalan dende o equipo investigador. Con todo, a realidade física do proceso desafía a intuición humana a este respecto. As ecuacións que describen os procesos eléctricos e magnéticos mostran que a potencia eléctrica flúe polo exterior dos cables (e non polo seu interior), sendo os devanditos cables unhas meras guías de ondas que "conducen" a potencia dende os centros xeradores ata os usuarios finais. “Entender e cuantificar este fenómeno non é sinxelo para as xeometrías do mundo tridimensional no que vivimos debido á complexidade das ecuacións a resolver”, relatan os investigadores.
Para resolver a complexidade asociada ao estudo do fluxo de enerxía eléctrica en sistemas con moitos cables, partiuse dun estudo previo dos investigadores da USC no que puxeron a punto unha ferramenta matemática que permite a análise das leis do electromagnetismo en diferentes dimensións. Deste xeito, a pesar de ser unha simplificación da realidade, as conclusións obtidas no presente traballo son aplicables ao mundo real.
