Eiskalter Schutz vor Kurzschlüssen auf Schiffen

Mit einer neuen Siemens-Technik auf Basis von Supraleitern lassen sich Schiffe besser vor Kurzschlüssen schützen. Die Sicherung funktioniert mit einem Hochtemperatur-Supraleiter (HTS), der bei einem zu hohen Stromfluss und einer damit verbundenen Temperaturerhöhung seine Leitfähigkeit verliert. Damit begrenzt er die mögliche Strommenge und verhindert einen Kurzschluss. Die Technik verlängert die Lebensdauer der elektrischen Anlage und erhöht die Betriebssicherheit.

Große Schiffe wie Kreuzfahrer gleichen einer schwimmenden Stadt: Abwasserentsorgung, Kraftwerke, Maschinenräume und diverse Restaurants sind Teil einer autarken Welt auf hoher See. Alle Abteilungen haben dabei Inselnetze, das sind eigene Stromnetze, die durch Schaltanlagen miteinander verbunden sind. Bisher vermeiden so genannte Sollschmelzstellen mögliche Kurzschlüsse. Diese Sicherungen müssen jedoch nach jedem Einsatz ausgetauscht werden; die Schaltanlage ist erst danach wieder voll verfügbar.

Die Schaltelemente mit Hochtemperatur-Supraleitern haben dagegen eine nahezu unbegrenzte Einsatzdauer. Sie können ohne Alterungseffekt beliebig oft in Aktion treten. Durch die geringe thermische und mechanische Belastung erhöht sich zudem die Lebensdauer der nachgeschalteten Netzkomponenten, was die Kosten insgesamt senkt. Die HTS-Sicherung wird mit flüssigem Stickstoff auf minus 196 Grad gekühlt. Bei dieser Temperatur hat die Sicherung keinen messbaren Widerstand. Überschreitet der Strom einen kritischen Wert, der im System eingestellt werden kann, erwärmt sich das Schaltelement in weniger als einer Millisekunde und erreicht einen Zustand, in dem es einen Widerstand besitzt und so den maximalen Stromdurchfluss begrenzt. So werden Stromspitzen, die einen Kurzschluss verursachen können, schnell und selbstständig schon im Ansatz vermieden. Nach einer Abkühlzeit von wenigen Sekunden ist die Sicherung wieder einsatzbereit.

Der Trend im Schiffbau geht in Richtung vollelektrisches Schiff, in dem auch die Schiffsschrauben von starken Elektromotoren angetrieben werden. Dadurch erweitert sich das Einsatzspektrum für HTS-Strombegrenzer. Siemens entwickelt für die Stromerzeugung auf Schiffen einen HTS-Generator. Künftig werden Schiffsgeneratoren bei gleicher Leistung nur noch halb soviel wiegen und ein Viertel so groß sein, was mehr Kapazität für Fracht oder Passagiere bedeutet.