Ha át akarunk térni a megújuló energiával működő világra, a villamosenergia nagy távolságokon történő, hatékony szállítása elengedhetetlen, mivel a kínálat - megújuló energiaforrások, például szél- és naperőművek, valamint vízerőművek - gyakran messze van a városoktól, ahol a kereslet nagy része van. A nagyfeszültségű egyenáramú kábelek (HVDC-kábelek) a leghatékonyabb eszközei a villamos energia nagy távolságokra történő szállításának. A szigetelőréteggel ellátott HVDC-kábelek a föld alá temethetők vagy a tengerfenékre fektethetők, ami lehetővé teszi a hálózatok jelentős bővítését, és jelenleg számos projekt van folyamatban a világ különböző részeinek összekapcsolására. Európában például a NordLink projekt Dél-Norvégiát és Németországot fogja összekötni, és a HVDC-kábelprojektek jelentős részét képezik az energiewende-nek, Németország átfogó tervének, amely a környezeti szempontból fenntarthatóbb energiaellátásra való áttérést célozza.

"Ahhoz, hogy kezelni tudjuk a gyorsan növekvő globális villamosenergia-igényt, a hatékony és biztonságos HVDC-kábelek alapvető fontosságúak. A megújuló energiák kínálata ingadozhat, ezért a villamos energia nagy távolságokra kiterjedő hálózatokon keresztül történő szállítása elengedhetetlen a stabil és megbízható elosztás biztosításához" - mondta Christian Müller, a kutatás vezetője, a Chalmers Műszaki Egyetem Kémiai és Vegyészmérnöki Tanszékének professzora a Phys.org portálnak arról az új szigetelőanyagról, amely megoldhatja, hogy ezeken a kábeleken a lehető legkisebb energiaveszteséggel vezessék el a megtermelt áramot.

Kapcsolódó

A szállítás során a lehető legkevesebb energiát kell elveszíteni, amire eddig a leggyakrabban használt módszer az egyenáramú feszültségszint növelése volt. Viszont az átviteli feszültség növelése hátrányosan befolyásolja a HVDC-kábel szigetelését. A megoldást pedig épp a szigetelőanyag elektromos vezetőképességének csökkentése jelentheti.

A kutatók most egy újszerű módszert mutatnak be a szigetelőanyag vezetőképességének csökkentésére: egy olyan anyagot találtak, amely háromszor alacsonyabb vezetőképességet biztosít a kábeleknek. Ennek alapja a polietilén, amelyet már a meglévő HVDC-kábelek szigetelésére használnak. Most a kutatók a poli(3-hexiltiofén) néven ismert konjugált polimer nagyon kis mennyiségű - 5 milliomodrésznyi - hozzáadásával akár háromszorosára tudták csökkenteni az elektromos vezetőképességet.

A P3HT néven is ismert adalékanyagot már sokan vizsgálják, és mivel kevés szükséges belőle a vezetési képesség megváltoztatására, új lehetőségeket nyit a gyártók előtt. A vezetőképesség csökkentésére korábban használt lehetséges egyéb anyagok a különböző fémoxidok nanorészecskéi és más poliolefinek, de ezekhez lényegesen nagyobb mennyiségre van szükség, ami még akkor is probléma, ha picivel hatékonyabbak, mint a P3HT.

"Az anyagtudományban arra törekszünk, hogy az adalékanyagokat a lehető legkisebb mennyiségben használjuk, hogy növeljük az ipari felhasználás lehetőségét és javítsuk az újrahasznosítási potenciált. Az, hogy ebből az adalékanyagból csak nagyon kis mennyiség szükséges a hatás eléréséhez, nagy előny" - mondja Christian Müller.

A konjugált polimereket, mint például a P3HT-t, korábban már használták rugalmas és nyomtatott áramkörök tervezéséhez. Ez az első alkalom azonban, hogy adalékanyagként egy alapanyagként használt műanyag tulajdonságainak módosítására használták és tesztelték őket. A kutatók ezért úgy vélik, hogy felfedezésük számos új alkalmazáshoz és kutatási irányhoz vezethet.