Fullerene könnten die Versorgung mit erneuerbaren Energien unterstützen
Forscher der Chalmers University of Technology haben entdeckt, dass die Kunststoffisolierungen welche in Hochspannungsleitungen verwendet werden 26 Prozent mehr Spannung standhalten können, wenn sie Fullerene enthalten. Das könnte zu enormen Effizienzsteigerungen im Energieversorgungsnetz führen.
Die erneuerbaren Energiequellen von morgen werden häufig weit entfernt von den Endnutzern zu finden sein. Windräder sind beispielsweise am effizientesten, wenn sie im Meer platziert werden. Sonnenenergie hat im europäischen Energiesystem die potentiell grösste Wirkung, wenn der Fokus auf den Transport von Solarenergie von Nordafrika und Südeuropa nach Nordeuropa gesetzt wird.
“Die Reduzierung von Energieverlusten während der Übertragung von elektrischem Strom ist eine der wichtigsten Variablen im Bezug auf die Energiesysteme der Zukunft,“ sagt Forscher Christian Müller von der Chalmers Universität (Göteborg). „Die anderen beiden sind die Entwicklung von erneuerbaren Energiequellen und von Technologien für die Energiespeicherung.“
Zusammen mit Kollegen von der Chalmers University und dem schwedischen Unternehmen Borealis konnte eine wirkungsvolle Methode zur Reduzierung von Energieverlusten in Wechselstromleitungen gefunden werden. Die Resultate wurden kürzlich im Magazin Advanced Materials publiziert.
Den Forschern gelang es zu zeigen, dass verschiedene Formen von kugelförmigen C60 Kohlenstoffmolekülen, sogenannte Fullerene, einen starken Schutz gegen die Beschädigung der in Hochspannungsleitungen eingesetzten Kunststoffisolierungen bieten. Heute muss die Spannung in den Leitungen beschränkt werden, um zu verhindern, dass das Isolationsmaterial beschädigt wird. Je höher die Spannung ist, desto mehr Elektronen können ins Isolationsmaterial entweichen und so Betriebsausfälle verursachen.
Die Zugabe von sehr kleinen Mengen an Fullerenen zu den Kunststoffisolierungen genügt, um eine Erhöhung der Spannung um 26 Prozent zu ermöglichen.
„Wenn es möglich wird die Spannung um dieses Ausmass zu erhöhen, könnten weltweit enorme Effizienzsteigerungen im Bereich der Stromübertragung resultieren.“ Eine grosse Herausforderung für die Industrie ist dabei die Steigerung der Effizienz ohne die Leitungen dicker zu machen, denn diese sind bereits sehr schwer und schwierig zu handhaben.“
Die Zugabe von Stoffen zum Schutz der Kunststoffisolierungen existiert als Idee seit den 1970er Jahren. Bis heute war aber nicht bekannt, welcher Stoff in welchen Mengen hinzugefügt werden muss. Momentan werden daher überhaupt keine Zusatzstoffe verwendet und das Isolationsmaterial wird in möglichst hohen Reinheitsgraden produziert.
In den vergangenen Jahren haben andere Forscher versucht, Fullerene in den leitfähigen Teilen der Hochspannungsleitungen einzusetzen. Die Möglichkeit der nutzbringenden Anwendung im Isolationsmaterial war jedoch nicht bekannt.
Mehr Informationen: "A New Application Area for Fullerenes: Voltage Stabilizers for Power Cable Insulation." Advanced Materials. Markus Jarvid, Anette Johansson, Renee Kroon, Jonas M. Bjuggren, Harald Wutzel, Villgot Englund, Stanislaw Gubanski, Mats R. Andersson and Christian Müller
Quelle: Chalmers
Bildquelle: Lina Bertling