Til hovedinnhold

Smarte kraftmaster i aluminium

Smarte kraftmaster i aluminium

Publisert 24. oktober 2016

Å utvikle smarte kraftmaster i aluminium var målet for Ask4Cluster, et samarbeidsprosjekt mellom klyngene NCE Micro- and Nanotechnology og NCE Raufoss. Prosjektet har gitt spennende resultater.

Designkonsept for den smarte kraftmasten Tripod. Illustrasjon: SINTEF Raufoss Manufacturing.

Pålitelig strømforsyning er en forutsetning i dagens samfunn; for privatpersoner, helsetjenester, handel og industri. Stabil kraftleveranse uten stadige eller lange strømbrudd blir stadig viktigere med utviklingen av moderne kommunikasjon og digitaliseringen av samfunnet.

Kraftnettselskapene ønsker å forebygge strømbrudd, og raskest mulig detektere og lokalisere eventuelle feil, men mange kraftmaster befinner seg på utilgjengelige steder hvor inspeksjon og vedlikehold krever store ressurser.

– En stor andel av dagens kraftmaster er laget i kreosotimpregnert treverk, forteller Kjersti Øverbø Schulte, prosjektleder for Ask4Cluster. Kreosot inneholder stoffer som er helse- og miljøskadelige, og er forbudt for privat bruk, mens industri fortsatt kan søke om godkjenning dersom det ikke finnes tilfredsstillende erstatninger.

– Smarte kraftmaster i aluminium er en god løsning for mange av kraftselskapenes utfordringer. Målet med Ask4Cluster har vært kunnskapsbasert utvikling av avanserte, smarte og bærekraftige kraftmaster i aluminium, forteller prosjektlederen.

Smart høyspentmast for distribusjonsnettet

I det treårige prosjektet ble mastekonseptet Tripod utviklet, en smart høyspentmast i aluminium for distribusjonsnettet. I konseptet er tre aluminiumstolper satt sammen i et tetraeder noe som gir en veldig stabil og lett konstruksjon. Videre omfatter konseptet sensorteknologi og en innsamlingsplattform for å overvåke mastenes tilstand, lokalisere og på sikt kunne forutsi brudd på linjer.

– Vi har hatt tett kontakt med Lena Metall, som har utviklet aluminiumstolper til erstatning for kreosotimpregnerte trestolper, forteller Kjersti Øverbø Schulte. Aluminium er motstandsdyktig mot ytre påvirkninger som hakkespett, sopp, råte og insekter, men ved oppstart av prosjektet ble det antatt at korrosjon kunne være en utfordring.

– I prosjektet har vi forsøkt å fremprovosere korrosjon ved å lagre materialprøver i et salttåkekammer, og mikrostrukturundersøkelser viste minimalt med korrosjonsangrep på prøvene. Testene ble supplert med befaring av høyspentledningen Fortun-Årdal. Etter 44 år er det minimalt med synlig korrosjon på disse aluminiumsmastene, forteller prosjektlederen.

Kraftmaster i resirkulert aluminium

En målsetning i Ask4Cluster var å utvikle et konsept for bærekraftige kraftmaster ved å bruke resirkulert aluminium. – Dette viste seg å ikke være gjennomførbart for kraftmaster med dagens sorterings- og resirkuleringsmetoder, forteller Kjersti Øverbø Schulte.

Med dagens resirkuleringsmetoder er det vanskelig å garantere stabil kjemisk sammensetning og hvert avvik av standard materialsammensetning vil skape problemer for ekstruderingsprosessen samt materialets styrke og korrosjonsbestandighet. Derimot kan aluminium fra kraftmastene resirkuleres etter bruk og det forventes at bedre systemer for sortering og resirkulering av aluminiumslegeringer utvikles. Mye tyder derfor på at det kan bli lønnsomt å produsere kraftmaster i resirkulert aluminium i framtiden.

Smarte kraftmaster

Gjennom prosjektet er det utviklet konsepter som kan gjøre kraftmaster smartere. Samarbeidspartner 7Sense har utviklet en sensor som samler data fra kraftmaster og miljøparametre hver time, og videresender dette til en skyløsning utviklet av BroenTech.

– Sensoren registrerer blant annet strømbrudd, bevegelser i masten, temperatur og luftfuktighet. Online overvåking vil gi informasjon om lynnedslag, hærverk og andre hendelser som normalt bare oppdages ved inspeksjon. Koblet mot værdata og annen informasjon vil systemet på sikt kunne predikere hendelser på kraftnettet og forutsi behov for reparasjon, forteller Kjersti Øverbø Schulte.

I tillegg har Aiwell utviklet en prototype for en sensor som kan lokalisere brudd på linestrekk på noen titalls kilometer. Dette vil lette arbeidet til kraftselskapene betraktelig spesielt når strømbrudd skjer ofte under dårlig vær. Denne teknologien er patentert.

Suksesshistorie

På Bilitt ved Mjøsa står en fungerende prototype av en smart kraftmast i aluminium med en sensor som registrerer og sender informasjon videre til lagring og analyse. – Gjennom forskningsprosjektet Ask4Cluster har bedrifter og forskere fra NCE Micro- and Nanotechnology og NCE Raufoss samarbeidet om å utvikle et realiserbart konsept for smarte kraftmaster i aluminium, forteller prosjektlederen.

Ask4Cluster var det første klynge til klynge samarbeidet i Norge. Underveis i prosjektet er det gjennomført workshops og seminarer hvor forskere og bedrifter har presentert sine resultater og diskutert løsninger. Møtene har vært preget av kunnskapsutveksling og den tverrfaglige tilnærmingen har bidratt til både kritisk gjennomgang og nye perspektiver og ideer.

Bedriftene ønsker å videreutvikle løsninger fra prosjektet og fortsette samarbeidet i andre prosjekt. Både partnerbedriftene og forskere beskriver Ask4Cluster som en suksesshistorie.

Sensor utviklet av 7Sense monteres på en prototype av aluminiumstolpe til Lena Metall på Bilitt ved Mjøsa. Foto: Rolf Magnus Sæther/Newswire.

Prosjektvarighet:

01.01.2014 - 01.08.2016