Multiscale material simulation of HVDC cable insulation
- Reference number
- SM15-0022
- Start and end dates
- 160101-181231
- Amount granted
- 822 000 SEK
- Administrative organization
- ABB Power Grids Research
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The global energy demand is constantly increasing due to population growth and industrialization. At the same time, significant reduction of carbon dioxide emission need to be achieved to cope with climate change challenges. Sustainable resources like wind and solar may be solutions, on the other hand these resources are not seldom located at large distances from where the energy is consumed in highly populated and industrialized regions. To be successful, an efficient electrical power grid and HVDC cables need to be used. However, energy transport over longer distances requires that the electrical insulation in the cable needs to be improved further. The objective of this project is to apply material simulation techniques to deepen the knowledge towards the understanding of charge transport (i.e. the resistivity) within the cable insulation. The knowledge gained will be highly valuable for the development of future generation cable insulation material and cable design, which may enable the transfer to sustainable energy sources. Material simulation will be used for understanding the influence of chemistry and morphology on the conductivity within the insulation material. National and international collaborations between different academic disciplines will be set-up to achieve the goals.
Popular science description
Världens behov av energi ökar konstant på grund av befolkningsökning och industrialisering. Samtidigt behövs signifikant reduktion av koldioxid utsläpp för klara av klimatförändrings utmaningar. Förnybara resurser som vind och sol kan vara lösningar, dessa energikällor är å andra sidan ofta lokaliserade på långa avstånd från där energin är konsumerad i tätbefolkade och industrialiserade regioner. För att de skall lyckosamma krävs ett effektivt kraftnät och HVDC kablar. Dock, energi transport över långa sträckor kräver att den elektriska isolationen förbättras ytterligare. Dagens hög prestanda material för elektrisk isolation kontrolleras ner på molekylär nivå. Tydliga samband mellan den kemiska kompositionen och den isolerande förmågan finns dokumenterat i litteraturen. Olika förklaringsmodeller finns för observationerna, men inte för allt. Dessutom ytterligare kunskaper behövs för att avgöra vilken av mekanismerna som dominerar vid olika tillfällen. Målen med detta projekt är att tillämpa material simulerings metoder för att fördjupa kunskapen kring laddnings transport (resistiviteten) i kabel isolation. Kunskapen som tas fram kommer att vara mycket värdefull för framtida generationers kabel isolations material och kabel design, vilket möjliggör övergången till förnybara energi källor. Material simuleringar kommer användas för att förstå påverkan av kemin och morfologin på konduktiviteten i isolations material. Nationella och internationella samarbeten mellan olika akademiska discipliner kommer samordnas för att uppnå målen.