Transformatörler: Şebekenin daha soğuk tarafı
Dayanıklı ve sürdürülebilir enerjiye doğru önemli bir adım olarak, Teksas Üniversitesi Austin'deki (UT Austin) araştırmacılar, elektrik şebekesinin kritik bir bileşeni olan şebeke transformatörlerinin performansını ve ömrünü artırmak için çığır açan bir girişimde bulunuyor.
Transformatörlerdeki arızalar, elektrik şebekelerinde yaygın kesintilere neden olarak şebeke istikrarını ciddi şekilde etkiler. Bu tür arızaların finansal etkisi genellikle sadece transformatörü değiştirmenin maliyetinin ötesine geçer. Temizleme çalışmaları, onarımlar ve şebeke bazında ekipman değişimleri gerekli hale gelebilir ve üretkenlikle ilgili ek kayıplar ekonomileri engelleyebilir.
Transformatör uzun ömürlülüğünün merkezinde, şu anda kraft kağıdı benzeri malzemelerden oluşan elektrik yalıtım malzemelerinin bütünlüğü yer alır. Bu tür malzemeler mükemmel elektrik yalıtkanları olsa da, aynı zamanda çok iyi termal yalıtkanlardır. Bu istenmeyen bir durumdur çünkü ısıyı hapseder ve aşırı ısınmaya neden olur – transformatör arızasının önde gelen nedenlerinden biridir. Bu zorlukları ele almak için, UT Austin araştırmacıları ısı dağılımını iyileştirmek ve böylece transformatör ömrünü uzatmak için yüksek termal iletkenliğe sahip kağıtları araştırıyor.
Çalışmanın baş araştırmacısı Vaibhav Bahadur, “Kağıttan çok daha yüksek termal iletkenliğe sahip olan bor nitrür nanopartikülleriyle geleneksel selülozik kağıdı katkılayarak yüksek termal iletkenliğe sahip kağıt üzerinde araştırma yapıyoruz,” diye açıkladı. “Kağıdın termal iletkenliğindeki mütevazı bir artışın bile iç sıcak nokta sıcaklıklarını 5 ila 10 °C azaltabileceğini buluyoruz. Bu küçük bir azalma gibi görünebilir, ancak gerçekte transformatörlerin ömrünü iki veya üç katına çıkarmak için yeterlidir.”
NSF tarafından finanse edilen bir süper bilgisayar olan Stampede2'de 3 boyutlu bir ısı transferi modeli kullanan araştırmacılar, termal performansı başarılı bir şekilde simüle edip tahmin ettiler. Bu simülasyonlar, Stampede2'nin dakikalar içinde sağladığı önemli bir hesaplama gücü gerektiriyordu.
Bahadur, “Bu öncü araştırma, elektrik şebekesi teknolojisinde dönüştürücü bir adımı temsil ediyor. Gelişmiş yalıtım malzemeleriyle trafoların ömrünü uzatarak daha sürdürülebilir, güvenilir ve dayanıklı bir elektrik şebekesi elde edebiliriz” dedi.
Araştırma transformatörlere odaklanırken, ekip yapay zeka, ulaşım ve şebekeyle ilgili uygulamalarda kullanılan yeni nesil çiplerin paketlenmesinde yüksek ısı iletkenliğine sahip nano yalıtım malzemelerinin faydalarını analiz ediyor.
Bahadur, “Isı, transformatörlerde ve elektrikli ekipmanlarda bir sorundur; dijital ve bulut tabanlı yaşam tarzlarımıza güç veren çiplerde ise daha da büyük bir sorundur,” dedi. “Amacımız, her şeyi serin tutan malzeme tabanlı çözümler üretmek.”