SINTEF Energi søker sommerstudenter: ET-03 Modellering av HVDC sjøkabel

Overføring av ren fornybar energi fra Norge til Europa har en positiv global miljøgevinst.

Motivasjon og relevans
Overføring av ren fornybar energi fra Norge til Europa har en positiv global miljøgevinst. En viktig forutsetning for å realisere dette er velfungerende sjøkabler med høy overføringskapasitet. Slike kabler er avgjørende for å kunne bruke Norges vannkraftressurser som et grønt batteri for Europa, og dermed bidra til overgangen til et mer bærekraftig samfunn.

Masseimpregnerte HVDC sjøkabler (MIND kabler) er den dominerende teknologien for overføring av elektrisk kraft over store avstander (eksempel: Norge-Nederland). Isolasjonssystemet i slike viktige kabler består av papir impregnert med en svært tyktflytende olje (kalt massen). Denne velprøvde teknologien har vist seg å være svært pålitelig, men den har strenge begrensninger i tillatt ledertemperatur og lastmønster. For å kunne øke overføringskapasiteten på framtidens MIND kabler må en få en bedre forståelse av hva som er begrensende faktorer for utnyttelsen av denne teknologien. En viktig faktor er hvordan oljen fordeler seg i isolasjonssystemet ved ulike lastpådrag (i verste fall kan hulrom oppstå som kan føre til havari). Dersom en kan drifte disse kablene mer optimalt vil det kunne bidra til mer effektiv utnyttelse av dagens infrastruktur, det vil også være viktig for norsk kabelindustri (Nexans Norge).

Bakgrunn
En numerisk modell er utviklet for å kunne simulere interne trykk og oljestrømning, samt gi elektrisk felt og temperaturfordeling i isolasjonslaget til kabelen under drift. Modellen gir resultater som støtter opp under antakelsen om at forflytning av tykkolje i isolasjonslaget under drift kan være en viktig prosess for denne typen kabler. Ytterligere undersøkelser og videreutvikling av den numeriske modellen vil gjøres for å forstå mekanismene og hvilke konsekvenser dette eventuelt vil ha for hvilke belastningsmønstre som kan tillates for slike kabler. Oppgaven vil i stor grad bestå i å videreutvikle deler av denne modellen i samarbeid med resten av prosjektgruppen. Verktøyet vi bruker er primært COMSOL Multiphysics, men kunnskap om bruk av andre verktøy (som Matlab) vil også være verdifullt.

Oppgaven består i

  • Å sette seg inn i problemstillingen.
  • Å bruke beregningsprogrammet til å studere hvordan kabelen (spesielt isolasjonssystemet) oppfører seg under last.
  • Studere effekten av ulike parametere (er kabelen begravd eller ikke, ytre temperatur, ytre trykk etc.).
  • Skrive rapport.

Forutsetninger

  • Gode kunnskaper innen fysikk, mekanikk og fluidmekanikk.
  • Interesse for numeriske metoder/Finite element modellering.
  • Kjennskap til (eller evne til å sette seg inn i) COMSOL.

Medveileder  Henrik Enoksen