Bessere Stromnetze dank Computersimulation

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IBM Research Zürich und ABB entwickeln neue Isolierstoffe für Stromnetze. Diese sollen vor allem in der innovativen Hochleistungs-Gleichspannungs-Technologie zum Einsatz kommen. Ziel ist es, künftige Stromübertragungsnetze zu stabilisieren.

Strom legt von der Erzeugung bis zum Abnehmer oft kilometerlange Strecken in über- oder unterirdischen Stromleitungen zurück. Dabei treten Verluste auf. In den USA betragen diese nach Angaben der US-amerikanischen Energiebehörde rund sieben Prozent.

Die Verluste sind einerseits bedingt durch Qualität und Zustand der Übertragungsnetze und andererseits durch Umwelteinflüsse wie Verschmutzung oder Niederschläge. Dies bedeutet, dass die Eigenschaften der Isolierstoffe nicht nur durch ihre Beschaffenheit, sondern auch durch äußere Bedingungen bestimmt werden. Um den Einfluss der äußeren Bedingungen auf die heute eingesetzten Hochspannungsisolierstoffe zu verstehen und darauf basierend bessere Materialien zu entwickeln, nutzen die Forscher von IBM und ABB computergestützte Simulationen.

“Die Aufgabe, unsere Methoden und Hochleistungsrechner auf ein so wichtiges Problem anzuwenden, hat uns besonders motiviert”, sagt Dr. Philip Shemella, Forscher bei IBM Research in Rüschlikon. “Jede Verbesserung dieser Technologie schafft einen direkten Mehrwert für Menschen und Umwelt.”

Ein IBM Blue Gene/P Supercomputer und massiv-parallele Algorithmen ermöglichen den Forschern, große Ensembles von Molekülen in realistischen Modellen mit rund einer Million Atome zu simulieren. Shemella: “Wir untersuchen etwa, wie sich ein Tropfen Wasser auf die Robustheit der Isolation auswirkt. Auf den ersten Blick scheint dies unerheblich. Extrapoliert man den Effekt allerdings über größere Flächen und Tausende von Isolatoren, wird er sehr bedeutsam.”