Novel insulation materials for next generation HVDC cables
- Reference number
- EM11-0022
- Start and end dates
- 120201-161231
- Amount granted
- 16 000 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The important goal of this project to provide concepts for novel insulation materials for high-voltage direct current (HVDC) cables that allows a more efficient long-distance transmission of electric energy from distant and carbon dioxide neutral energy sources (solar, wind and hydro) driven by the demands of a cost-effective and environmentally responsible power solution. The HVDC cable solution is the most feasible in view of geography (transmission across sea is required) and the unfeasibility to expand the overhead transmission network in Europe. The operating voltage has to be increased from todays 320 to 800 kV keeping todays cable geometry unchanged to meet the demands. From a Swedish industrial perspective such a major step would be of enormous importance. ABB and Borealis are world-leading companies in the involved branches. We are a group of scientists (chemists, material scientists, physicists and electrical engineers) that are approaching this difficult problem based on earlier own observations and indications reported in the scientific literature. Six different approaches are suggested, based on nanotechnology, tailoring the giant internal surfaces of polymer nanocomposites with functional groups to enhance stability towards high-energy electrons and other reactive species and also by promoting self-healing of flaws. The success of this project albeit having a clear technical goal require a strong scientific development of each of the included discipline areas.
Popular science description
Detta projekt har ett viktigt mål för miljön och energiförsörjningen. Högspänd likströmskabel (HVDC-kabel) som tål högre spänning än dagens 320 kV behövs för att överföra elektrisk energi långa sträckor från framtidens energikällor (ex.vis solcellsparker i Sahara) till konsumenter i Europa. Energin måste föras långa sträckor genom hav och över Europas trånga utrymme. Båda dessa omständigheter gör att HVDC-kabel är det enda tänkbara alternativet för att klara energi- och miljömål. För Sverige skulle en sådan här utveckling ha en extra stor betydelse; projektet gagnar landet. ABB och Borealis är två världsledande företag som båda är djupt involverade i denna bransch. Den tekniska visionen är att kunna ta fram ett materialkoncept som möjliggör en ökning av likspänningen från dagens 320 till 800 kV. Vi är en grupp forskare – kemister, materialvetare, fysiker och elkraftsingenjörer – som vill angripa detta svåra problem baserat på idéer som vi fått från vår tidigare forskning och från resultat som rapporterats i den vetenskapliga litteraturen. Sex olika angreppsätt anvisas baserade på nanoteknologi, aktiverande de gigantiska inre ytorna i nanokompositer med molekyler som ökar materialets stabilitet mot energetiska elektroner och andra reaktiva specier samt genom tillsats av ämnen som skall underlätta läkning av defekter och små hålrum. Ett framgångsrikt projekt med denna tydliga tekniska vision kräver en stark inomvetenskaplig utveckling av de olika specialiserade disciplinerna.