Dela på Facebook Dela på Twitter Dela på LinkedIn Meny
Polhems Medalj

Nominerad till Polhemspriset


Jürgen Häfner och Lars Liljestrand nominerade till Polhemspriset 2013 för brytare för högspänd likström.

Uppfinningen bryter snabbt strömmen i ett antal steg på mekanisk och elektrisk väg. Detta öppnar möjligheter att överföra el över större avstånd och ökar potentialen för småskalig energiproduktion och förnyelsebar energi.

Polhemspriset är Sveriges äldsta och finaste teknikpris. Det delas ut för teknisk innovation på hög nivå eller för genialisk lösning av ett tekniskt problem. Innovationen ska finnas tillgänglig på den öppna marknaden och vara konkurrenskraftig. Den ska även vara uthålligt miljövänlig.

Ny brytare öppnar för sol, vind och vatten

Utvecklingschef Jürgen Häfner och forskaren Lars Liljestrand på ABB nomineras till Polhemspriset 2013 för kraftelektronikuppfinningen ”Hybrid DC-brytare”. Brytaren öppnar för likströmsnät över Europa och omställning till förnyelsebar energi i stor skala.

Överraskade och väldigt glada blev kollegorna Jürgen Häfner och Lars Liljestrand på ABB, när de fick reda på att de nominerats till Polhemspriset 2013 av Sveriges Ingenjörer. De tror att Christopher Polhem själv skulle varit nyfiken på deras uppfinning Hybrid DC-brytare, som bryter högspänd likström.

– Christopher Polhem placerade ett vattenhjul vid ett vattenfall och konstruerade stånggången för att föra kraften till gruvan, där vatten pumpades upp.

Transmission av energi är också vårt mål idag. Med vår brytare blir det möjligt att föra vindkraft från havet och solkraft från södra Europa, till områden där brukarna finns, säger Lars Liljestrand som är forskare på ABB:s forskningsanläggning i Västerås.

Som en säkring

Lars Liljestrand liknar hybrid DC-brytaren vid en sådan säkring som vi har i våra elskåp hemma. När en säkring går slocknar ett rum, men inte hela huset.

Med den nya brytaren för högspänd likström blir det möjligt att bygga stora, säkra nät av högspänd likström, över hela kontinenter. Om ett fel inträffar någonstans, till exempel för att blixten slår ner, slår brytaren omedelbart av strömmen lokalt, medan resten av nätet fortsätter att fungera.

Det fanns visserligen likströmsbrytare förut också, men inga som fungerade bra vid så hög spänning.

– De brytare som fanns hade antingen för stora kraftförluster eller var för långsamma. Hela Europa skulle ha hunnit bli svart innan de hade reagerat, säger Jürgen Häfner, som är upphovsman till Hybrid DC-brytaren och ABB:s utvecklingschef för stora projekt inom högspänd likström i Ludvika.

Gör energiomställning möjlig

När nu nät med högspänd likström kan byggas, förbättras förutsättningarna för förnyelsebar energi avsevärt. Högspänd likström krävs nämligen när det handlar om att överföra stora mängder energi över stora avstånd. Kablarna kan vara nedgrävda i marken och kraftförlusterna är avsevärt mindre än vid växelström.

Det ligger i sakens natur att förnyelsebar energi oftast generas långt från städer och industrier – vid hav och kuster, floder och älvar. Solenergi tas bäst tillvara långt söderut, i södra Europa, eller ännu hellre i norra Afrika.

– Att ta tillvara solenergin i Afrika är ju den stora visionen. Det krävs en förvånansvärt liten yta i norra Afrika för att försörja hela Europa med ström, säger Jürgen Häfner.

Hittills har man endast dragit enskilda linjer med högspänd likström, från till exempel ett vattenkraftverk till en stor stad, men upplägget är opraktiskt när källorna och användarna är många.

– I Tyskland växer Vindkraftsparker upp som svampar, men det blåser inte hela tiden, så atomkraft och kolkraftverk har hittills behövts för att säkerställa och jämna ut elförsörjningen. Med ett nät kommer man istället kunna jämna ut med till exempel vattenkraft från Norge, säger Jürgen Häfner.

Kombinerade två tekniker

Jürgen Häfner är den som fick idén till hybrid DC-brytaren, som består av två grenar. På den ena finns en huvudbrytare baserad på halvledarkomponenter som utvecklades speciellt för ändamålet. På den andra grenen sitter en ny snabb mekanisk frånskiljare, ihop med en mindre halvledarbaserad kommuteringsbrytare. Tillsammans ger de endast försumbara förluster i nätet och bryter strömmen i flera steg, på några millisekunder.

– Jag förstod snabbt att det skulle fungera och gick omkring och såg ut som en Smiley i ansiktet ett par månader, säger Jürgen Häfner.

Den snabba mekaniska frånskiljare han tänkte sig fanns dock inte då, men Lars Liljestrand lyckades konstruera det Jürgen Häfner behövde, med hjälp av avancerade tekniska lösningar.

– Vår uppfinning kombinerar fördelarna hos en mekanisk frånskiljare med fördelarna hos halvledare. I normalfallet passerar strömmen genom den mekaniska delen som har låga förluster, och vid fel leds den över till halvledaren som kan bryta strömmen snabbt, säger Lars Liljestrand.

Är en stor bedrift

För en lekman kan det vara svårt att förstå varför det är så svårt att bryta just likström.

– Växelström växlar mellan att vara positiv och att vara negativ, och däremellan passerar den noll. Just då upphör effekten och då bryter man strömmen. Vid likström har man inga nollgenomgångar, säger Lars Liljestrand.

För högspänd likström kan flödet motsvara effekten från ett stort kraftverk. Det är alltså mycket kraft att hand om när strömmen bryts. ABB liknar bedriften vid att lyckas tvärstanna en fyrtio tons lastbil som kör i full fart, på mindre än fem tusendelar av en sekund.

Text: Eva Annell
Fotograf: Pernilla Pettersson

Om Jürgen Häfner

Aktuell: Nominerad till Polhemspriset 2013 för uppfinningen Brytare för högspänd likström, tillsammans med Lars Liljestrand. Upphovsman och projektledare för uppfinningen.
Bakgrund: Är chef för ABB:s utvecklingskontor för stora projekt inom högspänd likström i Ludvika. Har doktorerat i kraftelektronik och är uppvuxen i närheten av Stuttgart, Tyskland.
Ålder: 49 år.
Familj: Fru och ett barn.
Kopplar av med: Går omkring i skogen där det är tyst och lugnt.
Läser helst: Historiska reseskildringar, till exempel Karl May som skrev ingående om platser i Orienten han bara låtsades ha varit på, extremt roligt!

Om Lars Liljestrand

Aktuell: Nominerad till Polhemspriset 2013 för uppfinningen Brytare för högspänd likström, tillsammans med Jürgen Häfner.
Bakgrund: Är Research Fellow på ABB:s forskningsanläggning i Västerås. Har en lic-examen i högspänningsteknik.
Ålder: 61 år.
Familj: Fru och två barn.
Gör helst på fritiden: Åker motorcykel. Det växer jag inte ifrån!
Är som person: Nyfiken. Vill förstå hur saker och ting fungerar.