Energie sparen mit Supraleitern

Der Industrieverband Supraleitung (IV Supra) präsentiert sich im Rahmen der HANNOVER MESSE 2010 auf dem Gemeinschaftsstand SuperConducting City in Halle 13 im direkten Umfeld der Energiethemen. Gezeigt werden neue Konzepte, marktrelevante Verfahren und Produkte auf der Basis von Supraleitung in den unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Zu den Ausstellungsschwerpunkten zählen Kabel, Strombegrenzer, Transformatoren, Generatoren und Motoren, aber auch industrielle Anwendungen und Werkstofftechnologie.

Supraleiter haben einen sehr geringen Widerstand und können dadurch große elektrische Leistung bei kleinem Querschnitt übertragen. Im Vergleich zu klassischem Kupfer-Leitungsdraht transportieren die neuen Materialien bei gleichem Leitungsquerschnitt hundertmal mehr Strom – und das mit extrem geringen Übertragungsverlusten. In Deutschland steht die zweite Generation der Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) soeben an der Schwelle zur kommerziellen Produktion. Komponenten auf Basis der neuen Technologie machen die Energieerzeugung effizienter, beeinflussen die Organisation von Stromnetzen und vereinfachen industrielle Prozesse. Supraleiter sind auf dem Sprung zum kommerziellen Erfolg. Welche Technologien sich durchsetzen werden, zeigt die SuperConducting City auf der HANNOVER MESSE 2010.

Energieverteilung

Supraleiter haben großes Potenzial, wenn es darum geht, die Energieverteilung effizienter zu gestalten. Besonders städtische Ballungsräume können von der Verkabelung mit neuen Hochtemperatur-Supraleitern (HTS) profitieren: „Eine jüngst erschienene Studie hat ergeben, dass der Einsatz von HTS-Kabeln auf der Mittelspannungsebene die Verluste in städtischen Verteilungsnetzen um bis zu 66 Prozent und damit den CO2-Ausstoß signifikant reduzieren kann“, erläutert Dr. Werner Prusseit, Geschäftsführer der Theva Dünnschichttechnik GmbH und Präsident des Industrieverbands Supraleitung e.V. Außerdem brauchen HTS-Leiter weniger Platz, weil sie keine elektrischen und magnetischen Felder abstrahlen und ohne nennenswerte Verlustwärme enger verlegt werden können.

Strombegrenzer

Bei der SuperConducting City wird das Augenmerk auch auf eine weitere Eigenschaft von Supraleitern gelegt: HTS-Leiter besitzen von Haus aus eine „integrierte“ Kurzschlussstrombegrenzung. Erwärmt sich supraleitendes Material bei Überstrom zu stark, zum Beispiel durch einen Kurzschluss, verliert es schlagartig seine Supraleitfähigkeit. Das verhindert Auswirkungen von Kurzschlussströmen auf das Hochspannungsnetz und erleichtert dadurch die Kopplung von Netzbereichen. Der US-amerikanische Aussteller American Superconductor nutzt die automatische Kurzschlussstrombegrenzung von Supraleitern zum Beispiel für so genannte „Selbstheilende Netze“ wie das Secure Super Grid™ (SSG). Mit dieser Technologie ist die Übertragung großer Leistungen bei gleichzeitiger automatischer Unterdrückung von Fehlerströmen möglich. „Supraleitungs-Pipelines“ kombinieren HTS-Gleichstromkabel mit Hochleistungs-Stromrichtern und bieten damit eine optimale Lösung für die Übertragung von erneuerbarer Energie über weite Strecken.

Motoren und Generatoren

Auch die neuesten Supraleitungs-Entwicklungen auf dem Motoren- und Generatorensektor sind Thema der SuperConducting City. Ein interessanter Anwendungsfall sind Platz sparende Generatoren für Windkraftanlagen. HTS-Generatoren für Offshore-Anlagen fallen nicht nur kleiner und leichter aus, sondern arbeiten auch zuverlässiger. Erste kommerzielle Anwendungen gibt es im Bereich Wasserkraft. Im Auftrag von E.On wird Zenergy mit seinem englischen Partner Converteam noch dieses Jahr den ersten supraleitenden Wasserkraftgenerator im bayerischen Wasserkraftwerk Hirschaid installieren. Auch hier punktet die Supraleitung mit einem höheren Wirkungsgrad.

Supraleitung für die Industrie

Energie lässt sich mit Supraleitern auch in der Industrie sparen – beispielsweise durch den Einsatz von HTS-Technologie in Induktionsheizern. Induktionsheizer werden in der metallverarbeitenden Industrie eingesetzt. Durch starke Elektromagnete werden dabei Wirbelströme erzeugt, die Nichteisen-Metalle im Fertigungsprozess für die Weiterverarbeitung erwärmen. Im Gegensatz zu konventionellen Geräten mit einem bescheidenen Wirkungsgrad von 50 Prozent erreichen Supraleiter-Spulen bei gut leitenden Werkstücken einen Wirkungsgrad von deutlich über 80 Prozent.