Naukowcy z Politechniki Lubelskiej pracują nad zastąpieniem toksycznych olejów mineralnych w transformatorach nowoczesnymi bioolejami, które są bezpieczniejsze dla ludzi i środowiska.

Dlaczego transformator potrzebuje „krwiobiegu”?

Transformator to urządzenie, które umożliwia przesyłanie energii elektrycznej poprzez zmianę napięcia – z wysokiego na niższe lub odwrotnie. Dzięki temu prąd może bezpiecznie trafić zarówno do przemysłu, jak i do naszych domowych gniazdek. Aby tak duże obciążenia były możliwe, transformator wymaga skutecznego chłodzenia i izolacji elektrycznej.

Za te funkcje odpowiada specjalny olej, który wypełnia wnętrze urządzenia i oddziela elementy pracujące pod napięciem, jednocześnie odprowadzając ciepło. W parze z olejem pracuje preszpan, czyli papier elektroizolacyjny – razem tworzą tzw. izolację ciekło‑stałą. Jednak w tym systemie pojawia się cichy przeciwnik: wilgoć, która po przekroczeniu poziomu około 5 proc. może doprowadzić do awarii, a nawet wybuchu i skażenia środowiska.

Koniec z toksycznymi olejami?

Tradycyjnie w transformatorach stosuje się oleje mineralne pochodzenia naftowego, które w razie wycieku stanowią poważne zagrożenie dla gleby i wód. Zespół z Politechniki Lubelskiej wspólnie z naukowcami z Politechniki Opolskiej oraz firmami Energo‑Complex i szwedzką Nynas bada możliwość ich zastąpienia bioolejami.

Biooleje powstają z surowców roślinnych, z wykorzystaniem tzw. zielonego wodoru, dzięki czemu są odnawialne i łatwo biodegradowalne. Oznacza to, że nawet w przypadku rozszczelnienia transformatora i przedostania się cieczy do środowiska, skutki ekologiczne będą nieporównywalnie mniejsze niż przy olejach mineralnych. W praktyce bioolej ulega rozkładowi, nie pozostawiając trwałego śladu w środowisku.

NYTRO® BIO 300X – nowa generacja płynów izolacyjnych

W swoich badaniach zespół prof. Tomasza Kołtunowicza wykorzystuje bioolej NYTRO® BIO 300X opracowany przez firmę Nynas. To wyspecjalizowany płyn do zastosowań elektroenergetycznych, którego parametry wykraczają poza możliwości klasycznych olejów mineralnych.

Najważniejszą zaletą tego biooleju jest ultraniska lepkość, która przekłada się na lepsze chłodzenie transformatora. Sprawniejsze krążenie cieczy pozwala obniżyć temperaturę uzwojeń, co zmniejsza ryzyko przegrzania i wydłuża życie całego urządzenia. Tym samym biooleje w transformatorach mogą nie tylko chronić środowisko, ale również poprawiać niezawodność infrastruktury energetycznej.

Dłuższe życie transformatorów dzięki bioolejom

Transformatory projektuje się zwykle na 25-35 lat pracy, jednak w polskiej sieci wciąż funkcjonują jednostki mające 40–50 lat. Ich trwałość wynika z regularnej diagnostyki i właściwej obsługi, takich jak filtracja, usuwanie wody czy wymiana oleju. Kluczowe jest śledzenie stanu celulozy oraz cieczy izolacyjnej, bo to one decydują o faktycznym czasie życia urządzenia.

Badania prowadzone na Politechnice Lubelskiej pokazują, że wykorzystanie biooleju może dodatkowo ułatwić diagnostykę. Naukowcy analizują świeży, eksploatowany oraz oczyszczony i odgazowany olej, tworząc charakterystyki referencyjne. Celem jest opracowanie metod, które pozwolą szybko i precyzyjnie określić zawilgocenie izolacji niezależnie od stopnia chemicznej degradacji cieczy. To istotny krok w kierunku bezpieczniejszej, tańszej i bardziej przewidywalnej eksploatacji transformatorów.

Zespół badawczy i projekt dla społeczeństwa

Projekt nad bioolejami prowadzi zespół pod kierunkiem prof. dr. hab. Tomasza Kołtunowicza z Wydziału Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Lubelskiej. W skład grupy wchodzą: dr inż. Konrad Kierczyński, dr inż. Przemysław Rogalski, dr inż. Vitalii Bondariev, dr inż. Paweł Okal oraz dr inż. Piotr Gałaszkiewicz. Łączą oni doświadczenie z zakresu elektrotechniki, materiałoznawstwa i diagnostyki urządzeń energetycznych.

Badania realizowane są w ramach projektu „Innowacyjne materiały w ochronie środowiska i zdrowia” w programie Nauka dla Społeczeństwa II, finansowanym przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (umowa nr NdS‑II/SP/0173/2024/01). Dzięki temu wyniki prac mogą realnie przełożyć się na rozwiązania, które poprawią bezpieczeństwo sieci energetycznej, zredukują ryzyko awarii i zminimalizują ich wpływ na środowisko.

Na co dzień mało kto myśli o tym, co „płynie” wewnątrz transformatorów, ale to właśnie takie innowacje jak biooleje decydują, czy energia, z której korzystamy, powstaje i jest przesyłana w sposób bezpieczny dla ludzi i natury. Jeśli w przyszłości zobaczysz w mieście duży transformator, warto pamiętać, że być może pracuje on już na znacznie bardziej „zielonym” paliwie.