Vi skal etablere en nasjonal og internasjonal ressurs for forskning på fremtidens kraftkomponenter og relaterte temaer. Forskningsinfrastrukturen vil gjøres tilgjengelig for nasjonale og internasjonale forskere og industri.
Målet er å utvikle pålitelige komponenter for fremtidens energisystemer ved å øke forståelsen for grunnleggende høyspenningsfenomener og aldringsmekanismer som er relevante for de belastningene som forventes i fremtidens strømnett.
Målet for infrastrukturen er å bidra til å løse følgende FoU-utfordringer:
- Hva vil de forventede elektriske belastningsmønstrene og påkjenningene i fremtidens strømnett være?
- Hvordan påvirker innføringen av distribuerte fornybare kilder påkjenninger og belastningsmønstre?
- Hvordan vil elektrifiseringen av transportsektoren øke driftspåkjenningene?
- Hvilke teknologier vil gi disse forventede påkjenningene?
- Hvordan påvirker relevante påkjenninger og belastningsmønstre aldrings- og pre-nedbrytningsfenomener i materialer, isolasjonssystemer og komponenter?
- Design og utvikling av egnede testteknikker og protokoller for fremtidens primærkomponenter.
- Tilrettelegging for kunnskapsbasert utvikling av pålitelige, høytytende materialer og komponenter som tåler fremtidens belastninger.
Infrastrukturen vil bestå av tre deler:
Hver del vil være til stor nytte for forskningsmiljøene og industrien hver for seg, men størst utbytte oppnås når delene benyttes sammen.
Fleksible effektkilder
En samling høyspennings- og strømkilder bygges for å skape de påkjenningene som forventes i fremtidens kraftnett:
- Strømkilde som emulerer dynamiske/intermitterende lastmønstre, og som gir store termisk-elektriske og mekaniske påkjenninger på komponenter.
- Spenningskilder som emulerer frekvensinnhold og flankesteilhet slik den fremkommer fra kraftelektronikk, som konvertere og hurtig brytende utstyr.
Karakterisering av isolasjonsmaterialer
For å kunne forstå og overvåke endringer og degradering i komponenter og materialsystemer – både ved eksisterende laster og forventede, tøffere laster i fremtiden – etableres en karakteriseringslab med instrumenter for kjemisk og fysikalsk materialkarakterisering. Mange av fenomenene som oppstår er flyktige, og det unike ved dette laboratoriet er dets umiddelbare nærhet til høyspenningsforsøkene. Dette gjør det mulig å undersøke endringer i materialegenskaper umiddelbart etter, eller samtidig som, komponentene påkjennes.
Ultrarask avbildning og måling
Sammenbrudd, dielektrisk gjennomslag og mekanisk bruddutvikling er ekstremt raske prosesser. For å kunne undersøke disse kreves utstyr som kan gi informasjon om den tidsmessige utviklingen av prosesser som finner sted i løpet av nano- eller mikrosekunder. Denne delen av infrastrukturen vil bestå av digitale kamerasystemer med nanosekunds lukkertid og høy bildefrekvens, samt mulighet for stereoskopiske opptak med rask lukkertid og bildefrekvens i kilohertz-området. Kameraene kombineres med utstyr for samtidig, rask datainnsamling av elektriske signaler.
Bakgrunn og finansiering
I 2017 mottok SINTEF Energi 29 millioner kroner fra Norges Forskningsråd til bygging av en ny nasjonal forskningsinfrastruktur – ElpowerLab. Hele infrastrukturen skal være ferdig installert innen tredje kvartal 2020, samlokalisert med SINTEF Energy Lab.
ElpowerLab vil være tilgjengelig for norske og internasjonale forskningsmiljøer og industri, på transparente vilkår definert i EUs European Charter for Access to Research Infrastructures.