Nanofüllstoffe zur Hochspannungsisolierung

Stromgeneratoren haben eine Lebensdauer von etwa 40 Jahren, und eine schlechte elektrische Isolierung kann zu erheblichen Gesamtverlusten führen. Die Leistungsfähigkeit könnte schon bald durch bedeutende Verbesserungen auf dem Gebiet der Hochspannungsisolierung erhöht werden.

Industrielle Technologien

Elektrisches Isolierungsband für den Hochspannungsbereich befindet sich derzeit weit hinter dem Stand der Technik. Üblicherweise ist es durch die Mischung von Materialien wie Glasfasern, Glimmerblättchen und Polymeren sehr heterogen. Die mehrschichtige Architektur bietet zahlreiche Grenzschichten, die als Wärmesperre und/oder potenzielle Quelle für Hochspannungs-Teilentladungen agieren. Mit ihrer Arbeit am Projekt "Advanced nano-structured tapes for electro-technical high power insulating applications" (ANASTASIA) wollten EU-finanzierte Wissenschaftler ein drastisch verbessertes Isolierband für den Hochspannungsbereich entwickeln. Ihr Ziel war die Homogenisierung durch Einbindung organischer Nanofüllstoffe. Prototypen für Statorleisten, die mit verschiedenen Rezepturen für Bänder und Harze hergestellt wurden, wurden verwendet, um die potenzielle Leistung bei Statorwicklungen an Generatoren bewerten zu können. Die Wissenschaftler konnten wesentliche Verbesserungen mit Isoliermaterialien nachweisen, die entweder im Band oder im Harz Nanopartikel enthalten. Die erfolgversprechendsten Isolierbänder (Nanosilica und Bornitrid) konnten die Lebensdauer um rund das Fünffache und die Wärmeleitfähigkeit um mehr als 40 % steigern. Da nano-imprägnierte Bänder mit den bestehenden Produktionssystemen leichter herzustellen wären als die Harze, ist dies eine willkommene Erkenntnis. Die Wissenschaftler sollten daher in der Lage sein, nach einer weiteren Optimierung des abschließenden Designs und der endgültigen Rezeptur schnell Isolierbänder zu produzieren. Im Projekt ANASTASIA konnte eine verbesserte Leistungder Isolatoren für Hochspannungsanwendungen nachgewiesen werden, wenn entweder im Isolierband oder im Harz Nanopartikel eingebunden wurden. Wenn die Stromerzeuger auf den neuesten Stand gebracht werden könnten, würde dies wichtige Auswirkungen auf die Energieeffizienz, die Emissionen und die Energiekosten haben.