HögspÀnda likströmskablar spelar en viktig roll för energiförsörjningen nÀr en stor del av produktionen sker lÄngt frÄn anvÀndarna. Ny forskning frÄn Chalmers förbÀttrar kablarnas egenskaper. Detta tack vare ett nytt isoleringsmaterial dÀr ledningsförmÄgan Àr tre gÄnger lÀgre Àn i de kablar som anvÀnds idag.

HögspĂ€nda likströmskablar har mĂ„nga fördelar. I omstĂ€llningen till förnybar energi har de visat sig vara extra intressanta eftersom vind- och solfĂ„ngare liksom vattenkraftverk ofta Ă€r placerade lĂ„ngt frĂ„n stĂ€der dĂ€r de flesta slutanvĂ€ndarna finns. Med ett isolerande lager kan kablarna grĂ€vas ner eller lĂ€ggas pĂ„ havsbotten, vilket gör en avsevĂ€rt större utbyggnad av nĂ€tet möjlig och innebĂ€r att olika delar av vĂ€rlden kan kopplas ihop. Flera projekt pĂ„gĂ„r just nu i Europa, till exempel projektet ”NordLink” som ska skapa ett sammanbundet elnĂ€t frĂ„n södra Norge till norra Tyskland.

– För vi ska kunna klara av den snabbt ökande efterfrĂ„gan pĂ„ el och hantera det varierade utbudet av förnybar energi, Ă€r effektiva och sĂ€kra högspĂ€nda likströmskablar en nyckelfrĂ„ga. Vi mĂ„ste kunna transportera el lĂ„nga vĂ€gar för att sĂ€kra upp en stadig och pĂ„litlig distribution, sĂ€ger Christian MĂŒller, professor och forskningsledare pĂ„ institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers tekniska högskola.

SÄ lite energi som möjligt bör förloras under transporten av elen. Ett sÀtt att minska en sÄdan överföringsförlust Àr att öka spÀnningen i kablarna.

– Men det pĂ„verkar isoleringsmaterialet negativt. De pĂ„frestningarna skulle dĂ€remot kunna avhjĂ€lpas om den elektiska ledningsförmĂ„gan i isoleringsmaterialet minskade tillrĂ€ckligt, sĂ€ger Xiangdong Xu, forskare pĂ„ Institutionen för Elektroteknik pĂ„ Chalmers.

Det Àr det problemet som forskarna nu presenterar en ny intressant lösning pÄ.

Materialet ger kablarna tre gÄnger lÀgre ledningsförmÄga

Grunden i det nya materialet Ă€r polyeten, en plast som redan anvĂ€nds i befintliga isoleringsmaterial i högspĂ€nda likströmskablar. Genom att tillsĂ€tta mycket smĂ„ mĂ€ngder (5 miljondelar) av den konjugerade polymeren poly(3-hexyltiofen) (P3HT) har Christian MĂŒller och hans kollegor Ă„stadkommit en tre gĂ„nger lĂ€gre elektrisk ledningsförmĂ„ga jĂ€mfört med en polyeten utan tillsatsen. I förhĂ„llande till de smĂ„ mĂ€ngderna som krĂ€vts bedömer forskarna det som det bĂ€sta resultatet som uppvisats hittills, för en ledningsreducerande tillsatts i dessa kablar.

Tillsatsen Àr ett vÀlkÀnt material och eftersom det dessutom endast krÀvs sÄ smÄ mÀngder av den bedömer forskarna att den nya kunskapen i förlÀngningen öppnar upp nya möjligheter för tillverkare och industrin. Andra möjliga Àmnen som kan minska ledningsförmÄgan Àr nanopartiklar av olika metalloxider och andra polyolefiner, men dÀr behöver man tillsÀtta betydligt mer material vilket inte ses som den bÀsta vÀgen framÄt.

– Inom materialvetenskapen strĂ€var vi efter att anvĂ€nda sĂ„ fĂ„ tillsatser som möjligt för att skapa bĂ€ttre förutsĂ€ttningar för att de ska komma till nytta i industrin och för att materialen ska kunna Ă„tervinnas bĂ€ttre. Det Ă€r dĂ€rför vi ser just att det endast krĂ€vs en mycket liten mĂ€ngd tillsats för att uppnĂ„ goda resultat, som en stor fördel med det hĂ€r materialet, sĂ€ger Christian MĂŒller.

UpptÀckt som kan leda till nytt forskningsfÀlt

Konjugerade polymerer, som till exempel P3HT, har tidigare anvÀnts för att konstruera böjbar och tryckt elektronik. DÀremot Àr det första gÄngen som de anvÀnds och prövas som tillsats för att förÀndra egenskaperna i en vanlig plast. Forskarna tror dÀrför att deras upptÀckt ska öppna för en mÀngd nya applikationer och forskningsinriktningar.

– VĂ„r förhoppning Ă€r att den hĂ€r studien kan dra igĂ„ng ett nytt forskningsfĂ€lt och inspirera andra forskare att undersöka design och optimering av plaster med avancerade elektiska egenskaper, för energitransporter och lagrings applikationer, sĂ€ger Christian MĂŒller.

För mer information, kontakta:
Christian MĂŒller, professor pĂ„ institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers, 031-77227 90 christian.muller@chalmers.se

Mer om forskningen

  • Studien har letts av Christian MĂŒller och hans forskargrupp pĂ„ Chalmers och gjorts i samarbete med kollegor verksamma i bĂ„de Sverige och utomlands. Forskningsstudien ingĂ„r i ett projekt finansierat av Stiftelsen för Strategisk Forskning.
  • Den vetenskapliga artikeln Repurposing Poly(3-hexylthiophene) as a Conductivity-Reducing Additive for Polyethylene-Based High-Voltage Insulation har publicerats i Advanced Materials och Ă€r skriven av Amir Masoud Pourrahimi, Sarath Kumara, Fabrizio Palmieri, Liyang Yu, Anja Lund, Thomas Hammarström, Per-Ola Hagstrand, Ivan G. Scheblykin, Davide Fabiani, Xiangdong Xu och Christian MĂŒller. Forskarna Ă€r verksamma vid Chalmers tekniska högskola, Bolognas universitet, Lunds universitet och Borealis AB.

Chalmers University of Technology in Gothenburg, Sweden, conducts research and education in technology and natural sciences at a high international level. The university has 3100 employees and 10,000 students, and offers education in engineering, science, shipping and architecture.

With scientific excellence as a basis, Chalmers promotes knowledge and technical solutions for a sustainable world. Through global commitment and entrepreneurship, we foster an innovative spirit, in close collaboration with wider society.The EU’s biggest research initiative – the Graphene Flagship – is coordinated by Chalmers. We are also leading the development of a Swedish quantum computer.

Chalmers was founded in 1829 and has the same motto today as it did then: Avancez – forward.

Joshua Worth
Press officer
+46-31-772 6379
joshua.worth@chalmers.se