Neuer supraleitender Transformator ist leicht und kompakt

Forscher der niederländischen Technologiestiftung STW und der Universität Twente haben in Zusammenarbeit mit den Unternehmen Smit Transformatoren und Smit Draad einen Prototyp einer Spule für einen supraleitenden Transformator entwickelt, der nicht nur leicht und kompakt ist, sondern auch effizient mit Energie umgeht. Die ersten Unternehmen sind mehr als interessiert.

Die Spule wurde aus supraleitenden Drähten hergestellt, die auf einer neuen, patentierten Art und Weise isoliert wurden. Außerdem entwarfen die Forscher zusammen mit dem Unternehmen Smit Transformatoren eine Methode, um Spulen von einem empfindlichen Leiter zu wickeln.
Die supraleitenden Drähte wurden aus einem keramischen Material BSCCO (ausgesprochen ’Bisko’) hergestellt. Dieser sogenannte Hochtemperatursupraleiter lässt elektrischen Strom nur ohne Wiederstand laufen, wenn das Material bis zu 196 Grad unter Null gekühlt wurde. Die neue Isolation sollte gegen derart niedrige Temperaturen beständig sein. Deshalb wählten die Forscher einen Polyimidfilm.
Ein silberner Mantel umhüllt die dünnen Filamente des supraleitenden Stoffs, um zu verhindern, dass sie brechen. Der Mantel ist im Schnitt rechteckig, 4 mm breit und 0,3 mm dick, vergleichbar mit dem Band einer Kassette. Eine konventionelle Isolation mit einer Lackschicht würde die rechteckigen Leiter unzuverlässig machen, weil die Lackschicht an den scharfen Rändern des Leiters zu dünn wird. Dadurch könnten leicht Funken überspringen (Durchschlag) und Schaden herbeigeführt werden.
Um Schäden zu verhindern, entwickelten die STW-Forscher ein alternatives Isolationsverfahren. Zusammen mit dem Unternehmen Smit Draad entwarfen sie eine Methode, bei der rund um das supraleitende Band eine Isolierschicht der Länge nach gefaltet wird. Die Isolation verhindert Durchschlag bis einige Kilovolt.
Inzwischen wurde die Methode auf Anfrage verschiedener Unternehmen angewandt. So verkauft Marktführer ASC (American Superconductor Corporation) Leiter, die von Smit Draad isoliert wurden.
Die Forschungsgruppe versorgt verschiedenen Anwendungen für kompakte und leichte supraleitende Geräte, in denen die neuen supraleitenden Spulen und Kabel eine Rolle spielen. Der kompakte Bau der Transformatoren eignet sich sehr zu Anwendungen in Zügen. Auch könnten supraleitende Kabel die Energielieferung an Großverbraucher wie die Computerindustrie oder kompakte Innenstädte garantieren. Die derzeitigen Kupferkabel haben soviel Widerstand, dass beim Elektrizitätstransport zuviel Wärme freiwird.
Die STW hat mit Smit Draad einen Vertrag über die Nutzung der Kenntnisse aus dem STW-Projekt geschlossen.
Nähere Informationen bei Dr. Dipl.-Ing. Jan-Jaap Rabbers (Universität Twente, Lehrstuhlgruppe Niedrige Temperaturen), Tel. +31 (0)53 4894839, Fax +31 (0)53 4891099,
E-Mail: j.j.rabbers@tn.utwente.nl