Sebuah proposal berani untuk menggunakan kabel berisolasi kaca guna menciptakan jaringan listrik global telah menarik perhatian komunitas teknik, meskipun para ahli mengajukan pertanyaan serius mengenai implementasi praktisnya. Konsep ini berpusat pada penggunaan kaca silika cair sebagai isolasi untuk kabel arus searah tegangan tinggi (HVDC), yang berpotensi memungkinkan transmisi listrik antarbenua dengan biaya jauh lebih murah.
Proposal tersebut menyarankan pembuatan kabel di atas kapal menggunakan proses pembentukan kaca berkelanjutan, langsung meletakkannya di dasar laut tanpa lapisan pelindung tradisional. Alih-alih penguburan, kabel akan mengandalkan teknik pengerasan permukaan yang mirip dengan tetesan Prince Rupert - formasi kaca yang dikenal karena kekuatan ekstremnya di bawah kompresi namun mengalami kegagalan katastrofik ketika rusak.
Persyaratan Tegangan Mendorong Batas Teknis
Aspek paling kontroversial melibatkan operasi pada 14 megavolt - sekitar 13 kali lebih tinggi dari sistem HVDC paling canggih saat ini. Proyek komersial saat ini biasanya beroperasi sekitar 1,1 megavolt, dan mencapai level tersebut pun memerlukan bertahun-tahun pengembangan dari sistem 0,6-megavolt sebelumnya. Para insinyur dalam diskusi menunjukkan bahwa membangun pemutus sirkuit yang mampu menangani 14 megavolt menghadirkan tantangan yang sangat besar.
14MV akan mampu mempertahankan busur api sepanjang 1400 kaki di atmosfer normal. Saya kesulitan membayangkan bagaimana Anda akan membangun hal seperti itu.
Persyaratan tegangan ekstrem ini berasal dari optimalisasi trade-off antara ketebalan konduktor dan biaya isolasi. Meskipun matematikanya mungkin berhasil di atas kertas, infrastruktur praktis yang diperlukan untuk mendukung tegangan seperti itu sebagian besar masih teoretis.
Perbandingan Tegangan
- Sistem yang diusulkan: 14 megavolt
- Maksimum HVDC saat ini: 1,1 megavolt
- Generasi sebelumnya: 0,6 megavolt
- Faktor peningkatan tegangan: ~13x teknologi saat ini
Sifat Material Menciptakan Dilema Teknik
Kaca menawarkan sifat isolasi yang sangat baik - berpotensi 500 megavolt per meter dibandingkan dengan 150 megavolt per milimeter untuk isolasi plastik saat ini. Namun, diskusi komunitas mengungkapkan kekhawatiran mendasar tentang penggunaan kaca di lingkungan laut. Kerapuhan kaca menciptakan paradoks: meskipun mungkin cukup kuat untuk menghancurkan batu di dasar laut, kerusakan apa pun dapat menyebar secara katastrofik sepanjang seluruh panjang kabel.
Ketidakcocokan ekspansi termal antara konduktor aluminium dan isolasi kaca menghadirkan tantangan signifikan lainnya. Suhu laut sangat bervariasi, dan tingkat ekspansi yang berbeda dapat menciptakan tekanan internal yang mengompromikan integritas kabel dari waktu ke waktu.
Sifat Isolasi
- Kaca silika lebur: 500 MV/m
- Plastik XLPE (standar saat ini): 150 MV/mm
- Keunggulan kaca: Berpotensi memiliki kekuatan dielektrik yang superior
Tantangan Manufaktur dan Instalasi
Proses manufaktur yang diusulkan melibatkan pengoperasian tungku kaca bersuhu tinggi di atas kapal sambil menavigasi kondisi laut. Ini menghadirkan banyak rintangan teknis, mulai dari mempertahankan suhu yang tepat selama badai hingga memastikan diameter kabel yang konsisten saat kapal bergerak melalui gelombang. Kapal manufaktur perlu membawa sekitar 40.000 ton pasir untuk kabel trans- Atlantik , memerlukan operasi pasokan ulang secara teratur.
Proses instalasi mengasumsikan kabel dapat menjangkau celah bawah air hingga 64 meter tanpa putus. Meskipun ini mungkin berhasil secara teori, dasar laut yang sebenarnya mengandung medan tidak teratur yang dapat melebihi batas ini, berpotensi menyebabkan kegagalan kabel selama instalasi.
Spesifikasi Kabel
- Diameter: 80mm
- Kapasitas daya: 10 gigawatt
- Kecepatan manufaktur: 2 kilometer/jam
- Waktu penyeberangan Atlantik: 4 bulan
- Kebutuhan material: 40.000 ton pasir
Janji Ekonomi Bertemu Realitas Teknis
Meskipun menghadapi tantangan teknis, proyeksi ekonomi sangat menarik. Proposal memperkirakan biaya kabel trans- Atlantik hanya 23 juta dolar Amerika Serikat untuk material dan instalasi - secara dramatis lebih murah dari alternatif konvensional. Namun, angka ini tidak termasuk biaya penelitian dan pengembangan, stasiun konverter, dan infrastruktur signifikan yang diperlukan untuk menangani sistem 14-megavolt.
Komunitas teknik tetap skeptis tentang kelayakan keseluruhan, terutama mengingat tidak ada prototipe yang telah dibangun untuk mendemonstrasikan prinsip-prinsip dasar. Meskipun konsep ini menunjukkan pemikiran inovatif tentang transmisi listrik, kesenjangan antara kalkulasi teoretis dan implementasi praktis tampak substansial.
Diskusi menyoroti pertanyaan yang lebih luas tentang kebutuhan transmisi listrik global. Meskipun teknologi mungkin secara teoretis memungkinkan berbagi listrik di seluruh dunia, tantangan infrastruktur jaringan saat ini dalam benua individual menunjukkan bahwa solusi lokal dan regional mungkin terbukti lebih praktis daripada kabel antarbenua.
Referensi: Worldwide power grid with glass insulated HVDC cables.