Forskernes nye isolasjon åpner for høyere spenning i kabler

For at fornybar energi fra solenergi, vind og vannkraft skal kunne nå kunder langt fra anleggene, trengs det sikre og effektive høyspent likestrømskabler som kan graves ned eller plasseres på havbunnen.

Chalmers har nå utviklet et nytt isolasjonsmateriale som kan redusere tap og øke energitilførselen. Forskerne har startet med plasten polyetylen, som allerede brukes i høyspente sterkstrømskabler, men har tilført en ekstremt liten mengde av den konjugerte polymeren (3-heksyltiofen) (P3HT). Med konjugerte menes stoffet et en sammenkobling av to eller flere kjemiske forbindelser.

Tilsetningsstoffet gir plasten tre ganger lavere ledeevne sammenlignet med rent polyetylen, og resultatet er det beste i verden for en ledereduserende tilsetning i høyspente likestrømskabler. Egenskapen medfører mer enn bare reduserte energitap.

Drømmer om 1 million volt

- Isolasjonsmaterialet må være så isolerende som mulig med så lav ledningsevne som mulig, hvis du har det kan du øke spenningen i kablene. De mest effektive kan håndtere 640 KV, altså 640.000 volt, noe som i seg selv er fascinerende. Men det ville være spennende hvis du kunne nå en million volt, altså 1 MV, sier Christian Müller, professor og forskningsleder ved Institutt for kjemi og kjemiteknikk ved Chalmers, til Ny Teknik.

En økt spenning i kabelen reduserer i seg selv energitapet. Samtidig medfører det nye isolasjonsmaterialet ingen store kostnader for kraftselskapene.

- Prisen er selvfølgelig regulert av etterspørselen som finnes. Nå er det omtrent tusen kroner per gram, men det krever tilsetning av bare noen få millioner deler P3HT i polymeren. Og vi snakker om installasjoner som vil vare i 50 år, så denne kostnaden er ikke det viktigste aspektet, sier Müller.

Kan finne nye områder

Chalmers er på ingen måte den første som brukte konjugerte polymerer. P3HT har blant annet blitt brukt til trykt og fleksibel elektronikk. Grunnen til at materialet endte som isolasjon i likestrømsledninger er at Müller har vært aktiv på begge områdene. Nå er forskernes håp at deres gjennombrudd skal bane vei for et nytt forskningsfelt og nye anvendelsesområder.

- Dette materialet kan muligens også brukes til energilagring, og lav ledningsevne kan bidra til å utvikle enheter som kan lagre mer energi per vekt, man får altså en større energitetthet. Det kan også være nyttig i kondensatorer, som et isolerende materiale mellom de to elektrodene, sier Müller.

Han har ledet arbeidet med studien i samarbeid med kolleger i Sverige og i utlandet. Den vitenskapelige artikkelen deres har blitt publisert i Advanced Materials.

Denne artikkelen ble først publisert på Ny Teknik for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.