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DFG fördert Forschung zu Energiekabelsystemen

In einem Projekt von Prof. Dr. Markus Clemens (Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik) werden die Grundlagen zur Modellierung und Optimierung von Energiekabeln zur elektrischen Hochspannungsgleichstromübertragung erforscht. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Vorhaben der Bergischen Universität Wuppertal nun mit einer Summe von 281.700 Euro über einen Zeitraum von drei Jahren.

Zeitlicher Verlauf der elektrischen Feldstärke innerhalb der Isolation, in radiale Richtung.

Der Umbau hin zu dezentralen regenerativen Energiequellen im Rahmen der Energiewende ist verbunden mit Planungen zum Ausbau des Stromnetzes unter Verwendung von Erdkabeln zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ).

Moderne HGÜ-Erdkabel sowie deren Verbindungskomponenten beinhalten polymere Isolierstoffe, die zwar hervorragende Isolationseigenschaften besitzen, jedoch den Nachteil haben, dass sich dort elektrische Raumladungen ausbilden. „Diese können im Extremfall zu einem Überschreiten der elektrischen Durchschlagsfeldstärke in den Isolierstoffen führen. Durch die hieraus resultierende Schädigung des Isolierstoffes kann es zu einem Kurzschluss und damit zu einem kostenintensiven Ausfall des Energiekabels kommen“, erklärt Prof. Clemens.

In dem geförderten Forschungsprojekt „Modellierung und elektro-quasistatische Simulationen von DC-Hochspannungskomponenten mit Raumladungs- und thermodynamischen Effekten“ werden die physikalischen Grundlagen des Verhaltens solcher elektrischer Ladungsverteilungen in Isolierstoffen von HGÜ-Erdkabeln untersucht. Daraus sollen verbesserte hochauflösende dreidimensionale Computersimulationsmodelle entstehen, mit denen das elektrische und thermische Verhalten der HGÜ-Kabelsysteme in einer annähernd realen Umgebung berechnet und durch den Einsatz neuartiger elektrisch feldsteuernder Isolationsmaterialien optimiert werden kann.

Kontakt:
Prof. Dr. Markus Clemens
Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik und Medientechnik
Telefon 0202/439-1924       
E-Mail clemens{at}uni-wuppertal.de