Ny sensorteknologi kan forudsige fejl på elnettet

Elbiler, varmepumper, solceller, power-to-X, elektriske ovne og kedler i industrien …

Den omfattende elektrificering af samfundet, som lige nu er i gang, er en nødvendighed, hvis vi skal sætte strøm til den grønne omstilling. Men den kræver også en markant udbygning og en løbende vedligeholdelse af det aldrende danske elnet.

Mange elkabler i Danmark er fra 1960’erne og 1970’erne, og ifølge forsyningsselskaberne begynder der at opstå flere og flere fejl på dem.

Derfor er der behov for nye og smarte måder at overvåge og vedligeholde elnettet. Netop det er, hvad forskningsprojektet PowerGridOptimiser går ud på.

Forskere fra Det Tekniske Fakultet på Syddansk Universitet er gået sammen med virksomheden ReMoni, KM Telecom og forsyningsselskabet TREFOR. Sammen vil de udvikle en række såkaldte clamp-on sensorer, som kan sættes fast uden på elkablerne og overvåge elnettets tilstand.

I forhold til de nuværende løsninger vil clamp-on-sensorerne gøre det væsentligt nemmere og billigere, forklarer professor Hamid Reza Shaker fra SDU.

- I dag er man nødt til at skære kablerne over og fastgøre måleapparater for at måle på, hvordan de har det. Det siger næsten sig selv, at det er en enormt dyrt og besværligt, siger han.

To store problemer

Når sensorerne er fuldt færdigudviklede, vil de kunne løse to store problemer og potentielt spare tonsvis af CO2-udledninger. Det fortæller Bo Eskerod Madsen, CEO i ReMoni.

- Sensorerne skal kunne holde øje med, hvilke kabler der er slidte og trænger til at blive skiftet ud. Lige nu er det kun omkring 10% af kablerne, som fejler, så de 90% kan vi bare lade ligge i jorden. Udfordringen ligger i at vide, hvilke der er gode, og hvilke der ikke er.

I dag kan man nemt komme til at overudskifte elkablerne, fordi man ikke ved nok om deres tilstand, siger han.

- Men sensorerne kan også holde øje med det, man kalder harmoniske strømme. Det er noget, der opstår ude i installationerne, hvis der er fejl på dem, og det bliver et større og større problem. Det belaster elnettet og skader transformerstationerne, og så fører de til en hel masse spild, siger Bo Eskerod Madsen fra ReMoni.

- På verdensplan er energitabet på grund af harmoniske strømme på størrelse med Frankrigs elforbrug

Kommer forbrugerne til gode

Hos forsyningsselskaberne vil sensorerne være en stor hjælp, både i vedligeholdelsen af de nuværende kabler, men også i planlægningen af udbygningen af elnettet.

Og det vil ultimativt komme forbrugerne til gode, siger Louise Carina Jensen, planlægningsingeniør i TREFOR.

- I dag måler man næsten ikke på elnettet, fordi det er så dyrt. Men hvis vi kan få målingerne ned i pris, vil det betyde, at vi kan skifte og reparere elkabler, helt uden at forbrugerne oplever afbrydelser, forklarer hun.

Fordi elforbruget kommer til at stige drastisk de kommende år, er der også behov for at skifte en del kabler ud til større dimensioner. Også i det arbejde vil den nye teknologi være smart. 

- Vi kan ikke skifte alle kabler på én gang, så der ligger et stort planlægningsarbejde forude. Og hvis vi kan måle på kablerne og forudsige, hvornår de er slidte, og der opstår fejl, så kan vi også tillade os at lade gamle kabler blive liggende længere tid i jorden. Det svarer lidt til, hvis du har et gammelt vandrør derhjemme. Hvis du nu på forhånd får at vide, hvornår det sprænger, så tør du også at beholde det i længere tid, siger Louise Carina Jensen.

Nål i en høstak

Teknologien kommer til at bygge videre på sensorer, som ReMoni allerede har udviklet.

Derudover mangler den software og de modeller, som kan analysere dataen fra sensorerne og opfange, hvis der er noget galt. Det er det, forskerne fra SDU’s Center for Energy Informatics og Centre for Industrial Electronics skal arbejde med.

Ifølge professor Hamid Reza Shaker er det ikke nogen helt nem opgave.

- Det er lidt som at finde en nål i en høstak. Der skal sorteres i alle de signaler, som sensorerne opfanger, og mange af dem har intet at gøre med, at kablerne er ved at være slidte.

Helt konkret skal de udvikle nogle modeller, som kan opfange, når der opstår bittesmå utætheder i kablernes isolering, som bliver fyldt med vand, der bliver brændt væk og sender små elektriske ladninger ud i jorden omkring.

- Vi kalder det for partiale udladninger. Og det begynder i det små og bliver så mere og mere kraftigt, i takt med at isoleringen omkring kablet bliver nedbrudt. Så hvis vi kan opfange signalerne tidligt i processen, vil vi kunne udpege kablet, inden det fejler.

 

Kort om projektet

PowerGridOptimiser er et 3-årigt forskningsprojekt finansieret af Energistyrelsens udviklingsfond EUDP.

Partnerne i projektet er ReMoni, Syddansk Universitet, TREFOR og KM Telecom.

Målet er at udvikle nye clamp-on-sensorer, der kan gøre vedligeholdelsen af elnettet bedre og nemmere og løse to store problemer:

1. Overudskiftningen af kabler, fordi man ikke ved, hvilke der er slidte, og hvilke der er fine. Globalt bliver der brugt 97,5 milliarder euro på at udskifte elkabler, og det udleder 19,2 milliarder kilo CO2-ækvivalenter.
2. Harmoniske strømme, der hvert år er skyld i et energitab på 600 milliarder kWh, svarende til 285 milliarder kilo CO2-ækvivalenter.

Sensorerne kan også bruges i planlægning af den udbygning af elnettet, der er nødvendig for at følge med det stigende elforbrug.