Характеристики на материала: „Присъщите недостатъци“ на редкоземните алуминиеви сплави
Въпреки че кабелите от редкоземни алуминиеви сплави може да изглеждат „универсални-производители“, те всъщност страдат от присъщи недостатъци в областта на приложенията с ултра-високо напрежение (UHV). Тяхната основна съставна част-алуминиевата сплав-макар и с повишена якост и устойчивост на корозия чрез добавяне на редкоземни елементи, открива своята електрическа проводимост, превръщайки се в нейната „Ахилесова пета“. В сравнение с чистата мед, електрическото съпротивление на тази алуминиева сплав е приблизително 1,6 пъти по-високо; това означава, че при еднакви токови натоварвания кабелите от алуминиева сплав генерират повече топлина и понасят по-големи загуби на енергия. Преносът на UHV мощност изисква кабели с изключително ниско електрическо съпротивление, за да се сведе до минимум разсейването на енергия и да се намали рискът от прегряване-строго изискване, което проводимостта на редкоземните алуминиеви сплави очевидно не може да удовлетвори.
Електрическа проводимост: „Спасителната линия“ на UHV предаването
Основният принцип на UHV предаването на енергия е "ефективно предаване", а електрическата проводимост е основният фактор, определящ тази ефективност. Като вземем за пример 500 kV UHV линия, съпротивлението на километър трябва да се поддържа под 0,01 ома, за да се гарантира, че загубите при предаване остават под 3%. Ако се използват кабели от редкоземна алуминиева сплав, съпротивлението ще скочи до над 0,016 ома, което ефективно ще удвои загубата на енергия. По-критично е, че UHV линиите трябва да издържат на токове, достигащи десетки хиляди ампера; при такива високи -температурни условия кабелите от алуминиева сплав са склонни към омекване и деформация, което може да доведе до повреда на изолационния слой и да предизвика значителни опасности за безопасността. За разлика от тях, медните кабели могат да се похвалят с точка на топене от 1083 градуса, докато алуминиевите сплави се топят само при 660 градуса -което е рязко несъответствие при висока-температурна издръжливост.
Технически затруднения: „Последната миля“ от лабораторията до приложението
Дори ако електрическата проводимост на кабелите от редкоземни алуминиеви сплави трябваше да бъде подобрена чрез оптимизирани състави на сплави, те пак ще се изправят пред друго огромно предизвикателство: самият производствен процес. UHV кабелите изискват изключително висока степен на еднородност; дори и най-малкият микроскопичен дефект може да доведе до локализирани концентрации на електрическо поле, потенциално задействайки диелектричен пробив. Въпреки това, по време на процесите на топене и изтегляне на алуминиеви сплави, контролирането на примесите е много по-трудно, отколкото при медта, което води до по-ниски производствени добиви и по-високи производствени разходи. Освен това изолационният слой на кабелите с ултра{3}}високо-напрежение трябва да издържа на напрежения, достигащи милиони волта; въпреки това, понастоящем доминиращият омрежен полиетилен (XLPE) материал показва слаба адхезия към алуминиеви сплави, което го прави податлив на междуфазово разделяне-фактор, който допълнително ограничава приложението му.
