Til hovedinnhold

Selvreparerende høystpentutstyr i dypet

Selvreparerende høystpentutstyr i dypet

Publisert 18. november 2014
Begynnende feil på elektriske installasjoner på havbunnen er vanskelig å oppdage og svært dyrt å reparere. Selvreparerende materiale er løsningen, mener forskere.
Main intro image
Installasjoner på havets bunn kan få lenger levetid med selvreparerende isolasjonsmaterialer, ifølge forskere. Illustrasjon: SINTEF Energi

Det er de viktige isolasjonsmaterialene som omslutter elkraftinstallasjoner som nå kan få innebygget “førstehjelp”.

– Vi har foreløpige resultater som viser at dette er et lovende konsept. Men vi trenger flere tester for å prøve andre varianter og teste teknikken under forskjellige forhold. Ordene kommer fra SINTEF-forsker Cédric Lesaint, som håper at industrien får øynene opp for løsningen.

Teknologien som benyttes kalles mikrokapsler. Disse tilsettes i tradisjonelle  isolasjonsmaterialer for elektrisk utstyr, og har evnen til å “føle” materialtretthet og deretter frigi reparerende molekyler. Teamet som jobber med dette består av både kjemikere, fysikere og elektroingeniører. Om de lykkes, kan dette bli neste generasjon isolasjonsmateriale for kostbare elektriske installasjoner.

Elektriske trær

Såkalte elektriske trær oppstår i isolasjonsmaterialet til elektriske apparater, og fører til kortere levetid. Elektriske spenningsfelt utnytter små svakheter i isolasjonsmaterialet og lager hårrørtynne kanaler som sprer seg utover i materialet som greinene på et tre. Når kanalene trenger helt gjennom isolasjonen, er det slutt. Da kommer kortslutningen.

– Det er nesten alltid et elektrisk tre inne i bildet ved kortslutninger, forklarer kollega, Øystein Hestad.

Slik ser "trærne" ut i mikroskopet. Dukker de opp, er det ikke lenge til en kortslutning skjer. Foto: SINTEF

Slik ser “trærne” ut i mikroskopet. Dukker de opp, er det ikke lenge til en kortslutning skjer. Foto: SINTEF

Klikk for å åpne

Slike feil kan bli ekstremt dyrt å reparere, særlig dersom det er snakk om en installasjon ved en offshore vindmøllepark eller en oljeinstallasjon på havbunnen, kanskje attpå til i ugjestmilde, arktiske omgivelser.

Selvreparerende isolasjonsmaterialer er derfor et kostnadseffektivt alternativ til tradisjonelle metoder, ifølge forskerne.

Mikrokapsler

SINTEF-forskerne har tatt utgangspunkt i et etablert konsept, utviklet for å reparere mekaniske skader og sprekker i sammensatte stoffer. Stoffene blir iblandet mikrokapsler fylt med flytende monomer; enkle molekyler som har evnen til å slutte seg sammen til langkjedede molekyler. Når sprekker eller andre skader bryter kapslene, frigis stoffet, og fyller sprekkene.

– Vi er, så vidt vi vet, de første som har prøvd ut denne teknikken på elektriske skader, sier Cédric Lesaint.

Mikrokapsler som er inkludert i isolasjonsmaterialet sprekker når det treffes av ei grein i det elektriske treet. Flytende monomer renner inn i de tynne hulrommene dannet av ”treet”, og polymeriseres. Hulrommene fylles og den elektriske nedbrytingen av isolasjonsmaterialet stoppes.

Dette styrker isolasjonsmaterialets ”immunforsvar”, og forlenger installasjonenes levetid.

Mangler penger

SINTEF-forskerne presenterte konseptet på en konferanse i Philadelphia, USA, i sommer.

– Mange ble overrasket, særlig over at vi valgte å dele konseptet med andre. Ideen er såpass god at vi risikerer at den plukkes opp av andre, sier Lesaint.

Industrien har også vist interesse, men ikke nok til å være med og finansiere videre forskning.

– Vi møtes med nysgjerrig interesse, men får beskjed om å komme tilbake når vi har dokumentert resultater med flere tester. Problemet er at vi foreløpig mangler penger til å få gjennomført den forskningen som må gjøres for å komme videre med prosjektet, sier Lesaint.

Neste års søknadsrunder vil dermed avgjøre om selvreparerende isolasjonsmateriale skal ta skritt fra å være et lovende konsept, til å bli neste generasjon isolasjonsmateriale.

Denne saken er hentet fra Gemini.no - Forskningsnytt fra NTNU og SINTEF