電力損失愈少愈好,為高壓直流輸電尋找新的絕緣材料

作者 | 發布日期 2021 年 08 月 31 日 10:00 | 分類 材料、設備 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


再生能源電廠規模愈大,所需面積就愈廣,也代表這些大型太陽能、風力發電場沒辦法建置在都市內,得建置在較為空曠的地方再把電力傳送到都市,不過電流傳輸距離越遠,能量損失就越多,最近瑞典科學家就想出一個法子,改善電線中的絕緣材料,有效提高輸電效率。

電力系統基本上就是發電、輸電、配電攜手合作相互聯繫,每個角色缺一不可,若要維持穩定的供電系統,除了足夠的發電容量,輸配電系統端的韌性也要經得住考驗。目前長途電力主要依靠高壓直流輸電(HVDC)電纜,主要因為相較於交流系統,傳輸電量大、損失也較少,整體來說成本比較低。

再加上太陽能、離岸風電、燃料電池與其他電池的電輸出都是直流電,配電時不用再經過逆變器轉換成交流電,如要提升再生能源的比例,電力基礎建設勢必要同時跟進。

只是如果電壓過高,電線中的絕緣材料可能會破裂,瑞典查爾摩斯工學院為了解決這個問題,選用一組共軛聚合物聚(3-己烷基噻吩)(P3HT),這名子聽來很陌生,但它也被應用在太陽能領域中,成本低、又有工業製造技術基礎。

(Source:查爾摩斯工學院

查爾摩斯工學院把這種材料加在用於 HVDC 絕緣材料聚乙烯中,配方比例約百萬分之五,實驗結果發現,導電度是全聚乙烯絕緣材料的三分之一。

為了降低電導率,過去科學家尋找非常多的添加劑,未來也需要更多的研究,但查爾摩斯工學院研究結果指出,HVDC 電纜中的聚乙烯絕緣材料中加入 P3HT ,可以讓電纜承受更高的電壓,進一步減少能量損失。

首席科學家 Christian Müller 表示,團隊希望這項研究能夠開闢全新的研究領域,鼓勵其他研究人員研究設計和最佳化具有先進電性能的塑膠,再用於能源傳輸和儲能應用。

(首圖來源:Flickr/Panegyrics of Granovetter CC BY-SA 2.0)