Elkraftkomponenter

ElPowerLab: SINTEF Energy Lab skal få ny eksperimentell infrastruktur for fremtiden

For å styrke den eksperimentelle forskningen knyttet til fremtidens kraftnett har SINTEF Energy Lab i dag blitt tildelt inntil 30 MNOK fra Norges Forskningråds Nasjonal satsing på forskningsinfrastruktur.

Midlene skal gå til å bygge opp en laboratoriefasilitet ElPowerLab som en del av SINTEF Energy Lab, og vil bidra til utviklingen av fremtidens kraftkomponenter både nasjonalt og internasjonalt.

Forutsetning for det grønne skiftet

Pålitelige og velfungerende elektriske kraftnett er en forutsetning for det grønne skiftet, hvor innføring av nye energikilder og fleksibel overføring og bruk vil spille nøkkelroller.

Overgangen til nye fornybare energikilder vil endre måten elektrisk energi generes og overføres:

  • Økt innslag av distribuert fornybar kraft som solceller, vind og småskala vannkraft
  • Sterkere mellomlandsforbindelser for å balansere intermitterende generering av kraft
  • Nye teknologier for generering, omforming og overføring av elektrisk kraft

Aldrende infrastruktur i Europa

Det elektriske kraftnettet i Europa har en aldrende infrastruktur, og delkomponentene vil i varierende grad takle den økte påkjenningen og økte utnyttelsen som er forventet vil komme.

Det vil derfor være behov for å utvikle høytytende og pålitelige kraftkomponenter for å møte behovet i fremtiden.

SINTEF Energy Labs ElPowerLab tilgjengelig for flere

SINTEF Energy Lab ble åpnet i 2015, og er en moderne laboratoriefasilitet for testing, utvikling forskning på blant annet høyspentkomponenter og kraftelektronikk – i nært samarbeid med NTNU. Laboratoriene gir økt kapasitet og høyere ytelse sammenlignet med tidligere, og møter behovene i markedet.

I forbindelse med denne tildelingen fikk vi besøk av kunnskapsministeren og Forskningsrådets nye sjef. På bildet fra venstre: meg, Dag Eirik Nordgård, SINTEF, Torbjørn Røe Isaksen, Kunnskapsminister og John-Arne Røttingen, Norges Forskningsråd. (Foto: Astrid Lundquist/SINTEF)

ElPowerLab vil gjøres tilgjengelig for norske og internasjonale forskningsmiljøer og industri. Med en god miks av forskning på grunnleggende egenskaper og industriell utvikling, vil forholdene ligge svært godt til rette for å utvikle fremtidens kraftkomponenter.

ElPowerLab skal utvikle og teste relevante isolasjonssystemer og komponenter med den påkjenningen som er forventet i fremtidens kraftnett.

Det vil være mulig å påkjenne både små modeller og fullskala komponenter og forsøk.

I fremtiden må kraftkomponentene tåle mer

Fremtidens kraftkomponenter må kunne tåle mer dynamiske lastmønster og høye effekttopper. Innføringen av mer kraftelektronikk i nettet gir også andre påkjenninger på isolasjonssystemer. Også krav om mer kompakte anlegg og miljøvennlige materialer gjør at nye typer feil kan oppstå.

For å undersøke hvordan nye lasttyper og påvirker feilmoder og aldringsmekanismer i materialer og komponenter, vil ElPowerLab bestå av høyeffektkilder (SP1) som emulerer fremtidens påkjenninger sammen med state-of-the-art analyse- og karakteriseringsutstyr (SP2 og SP3)– som skissert i figuren under.

Kildene (SP1) vil bestå av en fleksibel høystrømskilde for å undersøke termiske utfordringer fra dynamiske laster, og spenningskilder som emulerer påkjenningen fra både dagens og fremtidens kraftelektronikk (konvertere) som benyttes stadig mer i nettet. For å forstå sammenbrudds- og aldringsmekanismer forårsaket av nye påkjenninger vil en samling analyseutstyr for termiske, mekaniske og elektriske egenskaper installeres. Sammenbruddsmekanismene forårsaket av elektriske påkjenninger kan være ekstremt raske prosesser, og optisk/elektrisk karakteriseringsutstyr vil være integrert i høyspenningsforsøkene for å undersøke slike fenomener.

Spesifisering av utstyr, installasjon og testing begynner i 2017. Driftsetting og tilgjengeliggjøring for brukere av de ulike delene av laboratoriefasilitene vil skje gradvis frem mot 2020, når ElPowerlab er planlagt ferdigstilt.