Materialeegenskaber: De "iboende mangler" ved sjældne jordarters aluminiumslegeringer
Selvom kabler af sjældne jordarters aluminiumslegering kan se ud til at være "all-kunstnere", lider de faktisk af iboende mangler inden for ultra-højspændingsapplikationer (UHV). Deres kernebestanddel-aluminiumslegeringen-skønt forbedret i styrke og korrosionsbestandighed gennem tilføjelse af sjældne jordarters elementer, finder dens elektriske ledningsevne ved at blive dens "akilleshæl". Sammenlignet med rent kobber er den elektriske resistivitet af denne aluminiumslegering ca. 1,6 gange højere; dette indebærer, at kabler af aluminiumslegering under identiske strømbelastninger genererer mere varme og medfører større energitab. UHV-strømtransmission kræver kabler med ekstremt lav elektrisk modstand for at minimere energispredning og mindske risikoen for overophedning-et strengt krav, som ledningsevnen af sjældne jordarters aluminiumslegeringer åbenbart ikke er i stand til at opfylde.
Elektrisk ledningsevne: UHV-transmissionens "livslinje".
Kerneprincippet for UHV-krafttransmission er "effektiv transmission", og elektrisk ledningsevne er den afgørende faktor, der bestemmer denne effektivitet. Tager man en 500 kV UHV-ledning som eksempel, skal modstanden pr. kilometer holdes under 0,01 ohm for at sikre, at transmissionstab forbliver under 3 %. Hvis der anvendes kabler af aluminiumslegering af sjældne jordarter, vil modstanden stige til over 0,016 ohm, hvilket effektivt fordobler energitabet. Mere kritisk er UHV-linjer påkrævet for at modstå strømme, der når titusindvis af ampere; under sådanne høje-temperaturforhold er kabler af aluminiumslegering tilbøjelige til at blive blødgjort og deformeret, hvilket kan føre til beskadigelse af isoleringslaget og udløse betydelige sikkerhedsrisici. I modsætning hertil har kobberkabler et smeltepunkt på 1083 grader, hvorimod aluminiumslegeringer smelter ved kun 660 grader -en stor forskel i høj-temperaturudholdenhed.
Tekniske flaskehalse: "Last Mile" fra laboratorium til applikation
Selv hvis den elektriske ledningsevne af kabler af sjældne jordarters aluminiumlegeringer skulle forbedres gennem optimerede legeringsformuleringer, ville de stadig stå over for en anden formidabel udfordring: selve fremstillingsprocessen. UHV-kabler kræver en usædvanlig høj grad af ensartethed; selv den mindste mikroskopiske defekt kan føre til lokaliserede elektriske feltkoncentrationer, hvilket potentielt kan udløse dielektrisk nedbrydning. Men under smelte- og trækningsprocesserne for aluminiumslegeringer er det langt vanskeligere at kontrollere urenheder end det er for kobber, hvilket resulterer i lavere produktionsudbytte og højere produktionsomkostninger. Ydermere skal isoleringslaget af ultra-høj-kabler modstå spændinger, der når millioner af volt; det i øjeblikket dominerende tværbundne polyethylenmateriale (XLPE) udviser imidlertid dårlig vedhæftning til aluminiumslegeringer, hvilket gør det tilbøjeligt til grænsefladeadskillelse-en faktor, der yderligere begrænser dets anvendelse.
