Die Entwicklung hat bereits eine Goldmedaille auf der prestigeträchtigen internationalen Innovationsmesse HI-TECH gewonnen und ist bereit für die Produktion.
Wie Sie wissen, setzt sich der Stromtarif aus einer Vielzahl von Bestandteilen zusammen. Dazu gehören die Kosten für die Förderung von Erdgas oder anderen Primärenergieträgern, die Transportkosten, die Kosten für die Instandhaltung und den Bau neuer Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, Umspannwerke, Verteilungsnetze und anderer Anlagen. Die Steigerung der Produktionseffizienz auf allen oben genannten Stufen kann zu erstaunlichen wirtschaftlichen Ergebnissen führen. Experten sagen, dass das nationale BIP durch Energieeinsparungen um mindestens das Zweifache wachsen kann. Und das in einer relativ kurzen Zeit.
Eine der Komponenten, die zur Umsetzung dieser Strategie erforderlich sind, ist die Verlängerung der Lebensdauer von gasbefeuerten Transformatoren, die langsam aber sicher ihre ölbefeuerten Pendants ersetzen. Die einzigartigen Isoliereigenschaften von Isoliergas (SF₆, Schwefelfluorid), die es für Hochspannungsschaltanlagen geeignet machen, wurden von sowjetischen Wissenschaftlern entdeckt. Durch ihre Innovation konnten Gewicht und Abmessungen der Produkte, die für den zuverlässigen Betrieb von Kraftwerken und Umspannwerken erforderlich sind, reduziert werden. Außerdem wurde die Sicherheit erhöht, da die Wahrscheinlichkeit von Bränden und Explosionen entfällt.
Nach und nach wurde diese Technologie als Dielektrikum nicht nur in der UdSSR, sondern überall auf der Welt eingesetzt und gilt heute als die fortschrittlichste. Doch nichts ist perfekt.
"Das Gehäuse des Transformators besteht aus Aluminium, es ist eine versiegelte Struktur, in die Gas hineingepumpt wird. Das Problem besteht darin, dass sich beim Schweißen eine natürliche Oxidschicht bildet, deren Schmelzpunkt viermal höher ist als der des Aluminiums selbst - etwa 2 000 Grad. Dadurch schmilzt es nicht, sondern bleibt im Randbereich der Schweißnaht, was ihn automatisch zum schwächsten Punkt der gesamten Einheit macht. Dies ist der Ort, an dem es aufgrund des Innendrucks am häufigsten zu einem Druckabfall kommt, der sowohl zusätzliche Kosten für die Reparatur oder den Austausch der Ausrüstung als auch die Emission des gefährlichen Treibhausgases Schwefelfluorid verursacht", erläutert Irina Filipenko, Studentin im vierten Jahr an der Bergbauuniversität St. Petersburg, das Kernstück des wissenschaftlichen Problems.
In Zusammenarbeit mit ihren Kollegen aus dem Fachbereich Maschinenbau hat sie eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, durch magnetische Schleifbearbeitung die Qualität der Kanten von Produkten aus Aluminiumwerkstoffen zu verbessern. Die Innovation hat bereits alle erforderlichen Tests bestanden, mehrere Patente für die Erfindung erhalten und positive Rückmeldungen von Kunden - Herstellern von Elektrogeräten - erhalten.
"Zurzeit werden bei der Kantenbearbeitung oft die 'altmodischen' Methoden angewandt. Oft schleifen die Arbeiter die Nähte von Hand - mit einem Schleifpapier. Natürlich hat dies nicht den Effekt, den sich das Unternehmen erhofft. Hinzu kommt, dass die Oxidschicht umso voluminöser wird, je höher die Temperatur ist, die bei Reibung ja bekanntlich deutlich steigt. Das Magnetstrahlen vor dem Schweißen wird bei 30-40 Grad durchgeführt, d. h. es handelt sich um ein kaltes Verfahren, was zusätzliche Vorteile mit sich bringt", so Irina Filipenko.
Die Effizienzindikatoren für die Ausarbeitung der Petersburger Wissenschaftler sprechen für sich. Sie bietet eine 1,6-mal höhere Festigkeit der Schweißverbindung und eine 4,5-mal höhere Bruchfestigkeit, d. h. die Zeit, die der Druck benötigt, um das Gerät zu zerreißen und einen Druckabfall zu verursachen.
Natürlich ist der Anwendungsbereich der Innovation nicht auf Transformatoren beschränkt. Die Bergbauuniversität entwickelt derzeit eine Maschine, mit der die Auswirkungen der Technik auf Aluminiumprodukte aller Größenordnungen untersucht werden können. Langfristig wird es möglich sein, die Technik zur Verbesserung der Qualität von Oberflächen in einer Vielzahl von Industriezweigen bis hin zu Flugzeugen und Raketen einzusetzen.
Es gibt eine weitere Komponente dieses Projekts, die nicht weniger wichtig ist als die wirtschaftliche. Es ist bekannt, dass die Einführung von gasisolierten Transformatoren Ende des 20. Jahrhunderts nicht nur dazu beigetragen hat, die Zahl der Brände und Explosionen in Umspannwerken zu minimieren, sondern auch die Fälle von Ölverschmutzungen, die zu einer Verunreinigung des Bodens führen, erheblich reduziert hat. Der Austritt von SF₆ wirkt sich jedoch nachteilig auf die Erdatmosphäre aus, so dass in diesem Fall die Lösung eines Umweltproblems automatisch ein anderes nach sich gezogen hat, das ebenfalls dringend gelöst werden muss.
"Zunächst dachte niemand daran, dass sich Schwefelfluorid bei diesem Prozess zersetzt und unweigerlich in die Luft gelangt. Erstaunlicherweise denken aber auch heute noch nur wenige über die negativen Auswirkungen auf die Umwelt nach. So haben Umweltaktivisten beispielsweise noch nie gegen die Verwendung von Schwefelhexafluorid als Isoliermaterial in Windkraftanlagen demonstriert. Und das vergeblich, denn die Emissionen aus der EU und dem Vereinigten Königreich entsprechen anderthalb Millionen zusätzlichen Autos mit Verbrennungsmotoren auf den Straßen. Die Emissionswerte steigen - zum Teil als Folge der Entwicklung der grünen Energie. Gleichzeitig verbleibt jedes Molekül Schwefelhexafluorid sehr lange in der Erdatmosphäre und heizt den Planeten für Tausende von Jahren auf. Ich freue mich, dass die Umsetzung der Ergebnisse unserer wissenschaftlichen Forschung in die Produktion es ermöglichen wird, die Schärfe dieses Problems zu verringern", resümierte Wjatscheslaw Maksarow, Dekan des Fachbereichs Maschinenbau der Bergbauuniversität, der Leiter des Projekts.
Es sei darauf hingewiesen, dass die St. Petersburger Bergbauuniversität im Mai mit drei Gold- und drei Silbermedaillen der XXVIII. Internationalen Innovationsausstellung "HI-TECH" ausgezeichnet wurde, die in St. Petersburg stattgefunden hat. Einer der Gewinner war die Entwicklung "Technologische Verbesserung der Qualität der Kanten von Produkten aus Aluminiumwerkstoffen vor dem Schweißen durch magnetisch-abrasive Bearbeitung" (Autoren: V. Maksarov, A. Keksin, I. Filipenko, R. Sheglova).
