电力损失愈少愈好,为高压直流输电寻找新的绝缘材料

再生能源电厂规模愈大,所需面积就愈广,也代表这些大型太阳能、风力发电场没办法构建在都市内,得构建在较为空旷的地方再把电力发送到都市,不过电流传输距离越远,能量损失就越多,最近瑞典科学家就想出一个法子,改善电线中的绝缘材料,有效提高输电效率。

电力系统基本上就是发电、输电、配电携手合作相互联系,每个角色缺一不可,若要维持稳定的供电系统,除了足够的发电容量,输配电系统端的韧性也要经得住考验。目前长途电力主要依靠高压直流输电(HVDC)电缆,主要因为相较于交流系统,传输电量大、损失也较少,整体来说成本比较低。

再加上太阳能、离岸风电、燃料电池与其他电池的电输出都是直流电,配电时不用再经过逆变器转换成交流电,如要提升再生能源的比例,电力基础建设势必要同时跟进。

只是如果电压过高,电线中的绝缘材料可能会破裂,瑞典查尔摩斯工学院为了解决这个问题,选用一组共轭聚合物聚(3-己烷基噻吩)(P3HT),这名子听来很陌生,但它也被应用在太阳能领域中,成本低、又有工业制造技术基础。

(Source:查尔摩斯工学院)

查尔摩斯工学院把这种材料加在用于HVDC绝缘材料聚乙烯中,配方比例约百万分之五,实验结果发现,导电度是全聚乙烯绝缘材料的三分之一。

为了降低电导率,过去科学家寻找非常多的添加剂,未来也需要更多的研究,但查尔摩斯工学院研究结果指出,HVDC电缆中的聚乙烯绝缘材料中加入P3HT,可以让电缆承受更高的电压,进一步减少能量损失。

首席科学家Christian Müller表示,团队希望这项研究能够开辟全新的研究领域,鼓励其他研究人员研究设计和优化具有先进电性能的塑胶,再用于能源传输和储能应用。

(首图来源:Flickr/Panegyrics of GranovetterCC BY-SA 2.0)

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