Synchrongeneratoren mit Hochtemperatur-Supraleitern für Energieerzeugung im Schiffsbau

Der Trend im modernen Schiffbau geht zum Voll-Elektrischen-Schiff (VES). Die Energie für die elektrischen Antriebe liefern Generatoren. Forscher von Siemens Corporate Technology arbeiten mit den Kollegen aus den Geschäftsgebieten I&S Marine Solutions und A&D Large Drives an einem revolutionären 4-Megawatt-Synchrongenerator mit HTS-Technologie.

Die technischen Vorteile der Hochtem-peratursupraleitung (HTS) wie Gewichts-, Volumen- und Energieeinsparung kön-nen damit erstmals unmittelbar in betriebliche Vorteile für den Reeder umgesetzt werden. Denn die neue Technologie bringt eine größere Reichweite, weniger Verbrauch und zusätzlichen Raum. Das Projekt wird auf dem Gemeinschaftsstand der Interessengemeinschaft Neue Materialien (NEMA) vorgestellt.

Siemens baut derzeit den ersten HTS-Generator, der in der Lage sein wird, die Aus-gangsleistung von vier Megawatt bei einer Drehzahl von 3600 U/min zu erzeugen. Die-ser neuartige Generator, angetrieben durch eine Gasturbine, ist kompakter, leiser, vib-rationsärmer, mehrfach überlastfähig und unempfindlich gegenüber Laständerungen.

2005 wird das Antriebssystem in einem Testfeld für Groß-Antriebe einem intensiven Testprogramm unterzogen und soll anschließend in Schiffen und auf Öl-Plattformen eingesetzt werden.

HTS-Drähte ersetzen die herkömmlichen Kupferwicklungen des Rotors der Maschine, der nur halb so groß und schwer wie ein konventioneller sein wird. Hochtemperatur-Supraleiter, gekühlt auf eine Temperatur von -246 Grad Celsius, ermöglichen einen nahezu verlustfreien Stromtransport und eine Stromdichte, die über zehnmal größer ist als in Kupfer. Das dafür eingesetzte wirtschaftliche und wartungsfreie Kühlsystem wur-de bereits in einem 400-Kilowatt-HTS-Motor erfolgreich erprobt. Damit lässt sich ge-genüber konventionellen Motoren die Leistung mehr als verdoppeln oder bei konstanter Leistung ein nur halb so großes Antriebsaggregat einsetzen. Der auf diese Weise ge-wonnene Raum kann im Containerschiff als zusätzlicher Transportraum, im Kreuzfahrt-schiff für weitere Kabinen, genutzt werden.

Der neue Generator entstand durch Zusammenarbeit der Siemens-Geschäftsgebiete Industrial Solutions and Services (I&S) Marine Solutions, Automation and Drives (A&D) Large Drives und der Unternehmensforschung, Corporate Technology. Bei der Entwick-lung der Kältetechnik wurde die Firma Transmit, Giessen, als Kooperationspartner ge-wonnen.

Die Entwicklung des HTS-Generators wird durch das Deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.