بهترین کابل برای انتقال برق چه کابلی است؟

مجله علمی ایلیاد - کابل‌های جریان مستقیم با ولتاژ بالا می‌توانند با بازدهی بالا الکتریسیته را به مسافت‌های طولانی ببرند. این کابل‌ها در تامین برق شهرهای جهان از اهمیت بالایی برخوردارند. بهینه کردن عملکرد این کابل‌ها کاری واقعاً چالش برانگیز است، ولی اخیراً دانشمندان با این هدف، ماده‌ی جدیدی برای عایق کردن این کابل‌ها تولید کرده‌اند که رسانایی آن سه برابر کمتر از مواد قبلی است. کمتر بودن رسانایی باعث بهبود مشخصات و عملکردهای این کابل‌ها می‌شود.

اگر جهان بخواهد به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر حرکت کند، انتقال برق با بازدهی بالا به مسافت‌های طولانی جزء ضروریات آن است، زیرا اغلب منابع این نوع انرژی‌ها خارج از مناطق شهری قرار دارند. کابل‌های جریان مستقیم با ولتاژ بالا که به اختصار «HVDC» نامیده می‌شوند، یکی از بهترین راه‌ها برای انتقال برق هستند. اگر عایق مناسب برای این کابل‌ها به کار برده شود، می‌توان آن‌ها را از زیر زمین و اعماق دریاها نیز عبور داد. به همین دلیل کابل‌های HVDC برای حصول اطمینان از وجود جریان برق در سراسر دنیا از اهمیت بالایی برخوردار است.

زمانی که برق به مسافت‌های طولانی فرستاده می‌شود، تمام تلاش ممکن انجام می‌شود تا کمترین میزان انرژی تلف شده وجود داشته باشد. یکی از راه‌های این کار افزایش ولتاژ جریان مستقیم است.

افزایش ولتاژ بر روی عایق کابل اثر معکوس می‌گذارد و اگر رسانایی الکتریکی عایق کابل به اندازه‌ی کافی کم نباشد، جریان الکتریکی با ولتاژ بالا باعث ایجاد میدان الکتریکی قدرتمندی حول کابل می‌شود و کابل توان تحمل آن‌را ندارد.

اکنون محققین دانشگاه چالمرز سوئد راهی جدید برای کم کردن رسانایی عایق کابل‌های برق پیشنهاد داده‌اند. پایه‌ی ماده‌ی مورد استفاده برای این کار «پلی‌اتیلن» است. محققین با اضافه کردن مقادیر بسیار کم از یک پلیمر دیگر به نام پلیمر «۳-هگزیل‌تیوفن» توانسته‌اند رسانایی الکتریکی عایق جدید را به نسبت عایق‌های پلی‌اتیلنی سابق سه برابر پایین‌تر بیاورند.

ماده‌ی افزودنی جدید به اختصار «P3HT» نامیده می‌شود و تا کنون تحقیقات گسترده‌ای در مورد آن انجام شده است. در گذشته برای کم کردن رسانایی عایق‌ها از نانوذرات اکسیدهای فلزی مختلف استفاده می‌شد که لازم بود مقادیر زیادی از این اکسیدها به مواد پایه‌ی عایق اضافه شود و نتیجه‌ی کار نیز آنچنان بازدهی بالایی نداشت.

از پلیمرهایی مشابه P3HT در گذشته برای طراحی قطعات الکترونیکی قابل انعطاف استفاده شده است و اکنون برای اولین بار از آن برای بهبود مشخصات یک پلاستیک استفاده می‌شود. به همین خاطر محققین پیشنهاد می‌کنند که استفاده‌های دیگر این نوع پلیمرها می‌تواند زمینه‌ی جدیدی برای تحقیقات در مورد آن‌ها باشد.