7 minute read
effektiva eldistRibution med nytt mateRial
Forskning
Effektivare eldistribution med nytt material
Högspända likströmskablar spelar en viktig roll för energiförsörjningen när en stor del av produktionen sker långt från användarna. Ny forskning från Chalmers förbättrar kablarnas egenskaper. Detta tack vare ett nytt isoleringsmaterial där ledningsförmågan är tre gånger lägre än i de kablar som används idag.
Forskare på bland annat Chalmers har tagit fram ett nytt isoleringsmaterial som minskar högspända likströmskablars ledningsförmåga med tre gånger. Upptäckten är viktigt för utvecklingen av säker och stabil eldistribution från fossilfria källor. Foto: Yen Strandqvist/Chalmers
Högspända likströmskablar har många fördelar. I omställningen till förnybar energi har de visat sig extra intressanta, eftersom vind- och solfångare liksom vattenkraftverk ofta ligger placerade mer fjärran från städer där de flesta slutanvändarna finns, och därmed kräver längre transportsträckor.
Med ett isolerande lager kan kablarna grävas ner eller läggas på havsbotten, vilket gör en avsevärt större utbyggnad av nätet möjlig och innebär att olika delar av världen kan kopplas ihop. Flera projekt pågår just nu i Europa, till exempel projektet ”NordLink” som ska skapa ett sammanbundet elnät från södra Norge till norra Tyskland. – För vi ska kunna klara av den snabbt ökande efterfrågan på el och hantera det varierade utbudet av förnybar energi, är effektiva och säkra högspända likströmskablar en nyckelfråga. Tillgången till förnybar energi kan variera. Vi måste kunna transportera el långa sträckor för att säkra upp en stadig och pålitlig distribution, säger Christian Müller, professor och forskningsledare, institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers tekniska högskola.
Så lite energi som möjligt bör förloras under transporten av elen. Ett sätt att minska en sådan överföringsförlust är att öka spänningen i kablarna.
– Men det påverkar isoleringsmaterialet negativt. De påfrestningarna skulle däremot kunna avhjälpas om den elektiska ledningsförmågan i isoleringsmaterialet minskade tillräckligt, förklarar Xiangdong Xu, forskare på Institutionen för Elektroteknik på Chalmers.
Det är det här problemet som forskarna nu presenterar en ny intressant lösning på.
Materialet ger kablarna tre gånger lägre ledningsförmåga Grunden i det nya materialet är polyeten som även används i befintliga isoleringsmaterial i högspända likstömskablar. Genom att tillsätta mycket små mängder (5 miljondelar) av den konjugerade polymeren poly(3-hexyltiofen) (P3HT) har Christian Müller och hans kollegor kunnat få fram en tre gånger lägre elektrisk ledningsförmåga jämfört med en polyeten utan tillsatsen. I förhållande till de små mängderna som krävts bedömer forskarna det som det bästa resultatet som uppvisats hittills, för en ledningsreducerande tillsatts i högspända likströmskablar.
Tillsatsen är ett välkänt material och eftersom det dessutom endast krävs så små mängder av den bedömer forskarna att den nya kunskapen i förlängningen öppnar upp nya möjligheter för tillverkare och industrin. Andra möjliga ämnen som kan minska ledningsförmågan är nanopartiklar av olika metalloxider och andra polyolefiner, men där behöver man tillsätta betydligt mer material vilket inte ses som den bästa vägen framåt. – Inom materialvetenskapen strävar vi efter att använda så få tillsatser som möjligt för att skapa bättre förutsättningar för att de ska komma till nytta i industrin och för att materialen ska kunna återvinnas bättre. Det är därför vi ser just att det endast krävs en mycket liten mängd tillsats för att uppnå goda resultat, som en stor fördel med det här materialet, säger Christian Müller.
Upptäckt som kan leda till nytt forskningsfält Konjugerade polymerer, som till exempel P3HT, har tidigare använts för att konstruera böjbar och tryckt elektronik. Däremot är det första gången som de används och prövas som tillsats för att förändra egenskaperna i en vanlig plast. Forskarna tror därför att deras upptäckt ska öppna upp för en mängd nya applikationer och forskningsinriktningar. – Vår förhoppning är att den här studien kan dra igång ett nytt forskningsfält och inspirera andra forskare att undersöka design och optimering av plaster med avancerade elektiska egenskaper, för energitransporter och lagrings applikationer, säger Christian Müller.
Studien har letts av Christian Müller och hans forskargrupp på Chalmers och gjorts i samarbete med kollegor verksamma i både Sverige och utomlands. Den presenterades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Advanced Materials.
Testbädd för edgeteknologi och 5G leder utvecklingen
Samarbetet mellan forskningsinstitutet RISE och Luleå tekniska universitet har för första gången gjort det möjligt att genomföra edge-experiment i ett riktigt 5G-nätverk.
– Edge är framtiden. Det är en nyckelteknologi som kommer att bli nästa stora arena för digital innovation. Snart kommer det att finnas en edge-nod i varje kvarter, säger Tor Björn Minde från RISE.
Den nya generationens mobilnät 5G rullas ut över hela landet. Samtidigt utvecklas edge-teknologi för en mängd olika områden. Edge möjliggör kraftfull databehandling lokalt nära användarna. Med hjälp av edge kan den lägre fördröjningen i 5G kommunikationen utnyttjas för applikationer. I praktiken innebär detta bättre och möjlighet till snabbare beslut samt att beräkningar flyttas närmare användarna från molndatacenter som kan vara långt bort. – Kombinationen av edge i 5G-nät kommer att ha stor betydelse för framtiden inom svensk industri. I vår testbädd kan vi nu utveckla och testa applikationer som tidigare inte var möjliga. Det handlar bland annat om fördröjningskänsliga realtidstjänster, teknologi som kommer att förändra branscher som till exempel, transport, fordon och turism, säger Tor Björn Minde från RISE.
Tor Björn Minde är enhetschef på hos RISE och ansvarig för testbädden. Han finns med på topp 30-listan över ledande globala tankeledare inom edge. Enligt Tor Björn är den möjlighet till edge-beräkningar som testbädden ger ett mycket stort framsteg.
Testbäddsmiljön är byggd av RISE, är leverantörsneutral och använder öppen källkod, vilket gör utvecklare fria att förnya sig utan att vara låsta till en leverantör. Målet är att stärka den nationella kapaciteten för innovation genom att göra edge-beräkningar tillgängliga för ytterligare 5G-testbäddar och digitala innovationslaboratorier över hela landet.
– Med testbädden kan vi ge svenska ICT-företag en unik fördel. Vi har för närvarande tre projekt som använder 5G i gång på testbädden och välkomnar gärna fler utvecklare som vill testa nya innovativa koncept och tjänster i en verklig miljö, säger Emil Svanberg från RISE, projektledare för testbädden inom edge.
Robotar kan minska smittspridningen av Covid-19 och vara en viktig del av lösningen vid framtida pandemier. Det visar en ny vetenskaplig artikel från Högskolan i Gävle. – Robotar har många användningsområden vid pandemier och de sprider inte virus på samma sätt som människor, säger Rabé Andersson, forskare inom elektroteknik, som skrivit artikeln.
Över fyra miljoner dödsfall, överbelastad sjukvård och nedstängda städer. Covid-19 har orsakat mycket lidande och stor ekonomisk skada världen över.
Ökad användning av robotar hade kunnat minska smittspridningen av viruset. Redan tidigt under pandemin användes olika typer av robotar med just det syftet. Dubai och Kina har nyttjat drönare som egentligen var avsedda för lantbruket till att sterilisera gatorna, och flygbolaget Qatar Airways en sanitetsrobot för att rengöra passagerarutrymmen med hjälp av UV-ljus.
Robot för operationer I den nya artikeln kan Rabé Andersson visa på ytterligare ett antal andra robotar som använts med framgång under pandemin, men också robotar som har stor potential att minska smittspridningen men som utnyttjats i väldigt liten skala eller inte alls. Exempel på det är operationsroboten Da Vinci med vilken kirurger kan utföra operationer på distans. – Operationsköerna har blivit mycket längre under pandemin och om fler läkare skulle kunna operera på distans så skulle köerna kunna betas av snabbare. Dessutom kan kirurgen undvika smittorisk, säger Rabé Andersson.
Det är inom vården som den största vinsten finns med att använda robotar under pandemin.
– Där finns många användningsområden fler än vid operationer, exempelvis sanering och städning, eller screening där en robot kan mäta kroppstemperatur. Men även vid leveranser av medicin och mat. Det är ju vid kontakt mellan människor som smittspridningsrisken är som störst och det är viktigt att skydda vårdpersonalen, säger Rabé Andersson.
Exoskelett en del av framtiden Även utanför vården skulle robotar kunna minska smittspridning. Robotiskt exoskelett, ett konstgjort skelett som man fäster utanpå kroppen, har med framgång testats på rörelsehindrade personer. Det skulle kunna minska behovet av hemhjälp och kontakt med utomstående, och därmed minska smittorisken. I Sverige har Doora testats, en självkörande robot som kan leverera mat och som är uppkopplad via 5G-nätet. – Ett hinder med robotarna är att de ofta är dyra i inköp. En lösning på det skulle kunna vara större investeringar i robothårdvaran och i mjukvaran, genom exempelvisöppna källor såsom Robot Operating Systems (ROS) som har stor inverkan när många robotar behöver programmeras under svåra situationer som pandemier, säger Rabé Andersson.
Källa: Högskolan i Gävle
