Supraleiter im Einsatz: Projekte und Anwendungen von VESC

Die Supraleitung stellt diesen Status quo auf den Kopf. Das physikalische Phänomen der Supraleitung ermöglicht den Transport hoher Stromstärken auf kleinstem Raum. Wenn die Stromstärke kein limitierender Faktor mehr ist, erübrigt sich die Notwendigkeit hoher Spannungen. Die Folge:

• Keine Hochspannungstrassen oder breiten Schneisen im Landschaftsbild.
• Keine großen Hochspannungsschaltfelder.
• Keine aufwendigen Betonfundamente oder Trassenkühlungen im Boden, da keine Verlustwärme entsteht.

Das Ergebnis sind effizientere Netze die weniger negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Deutschland und Europa nehmen mit Pilotprojekten eine Vorreiterrolle ein. Die Vision Electric Super Conductors GmbH in Kaiserslautern ist eine der Firmen, die die Industrialisierung der Technologie vorwärtstreibt. Hier sind ein paar Ausschnitte aus den spannendsten neuen Projekten der Firma:

SuprAl – Beispiellose Energieeinsparungen ermöglichen

Nach dem Weltrekord im Projekt DEMO200, bei dem erstmals nahezu 200 kA über eine supraleitende Stromschiene übertragen wurden, wird derzeit das Leuchtturmprojekt SuprAl in Hamburg realisiert. Dabei wird eine Aluminiumhütte mit einer rund 600 m langen supraleitenden Stromschiene ausgestattet. Im Betrieb soll die SuprAl-Stromschiene rund 2 MW an Verlustleistung einsparen. Hochgerechnet entspricht diese Energieeinsparung dem Stromverbrauch von knapp 5.500 Haushalten im Jahr.

SCARLET – Europäische Zusammenarbeit

Das EU-Projekt SCARLET (Superconducting cables for sustainable energy transition) entwickelt und fertigt supraleitende Kabel im Gigawatt-Leistungsbereich. Das Potenzial supraleitender Kabel liegt in ihrem hohen Wirkungsgrad, ihrer kompakten Bauweise und ihrer geringeren Umweltbelastung. SCARLET untersucht dabei die gesamte Bandbreite der Eigenschaften und Vorteile supraleitender Kabel, da ihre besonderen Eigenschaften Einsparungen ermöglichen, die über das Kabelsystem selbst hinausgehen. Hier geht es zur Homepage.

HighAmp – Netzausbau Nachthaltig gestalten

Im Projekt HighAmp wurde zusammen mit dem TH Köln und RNG ein 3-Leiter Wechselstromkabel mit Supraleitern entwickelt und getestet. Es besitzt die 5-fache Übertragungskapazität wie ein gewöhnliches Kabel.  

ApplHy – Stromzuführung für hybride Pipelines

Im Rahmen des deutschlandweiten Verbundvorhabens TransHyDE wird in dem Teilprojekt ApplHy eine kostengünstige Stromzuführung entwickelt, die den Transport von Strom und Wasserstoff über größere Distanzen effizienter und wirtschaftlicher gestalten soll. Der Ansatz sieht vor, Supraleiter in eine Flüssigwasserstoff-Pipeline zu integrieren und dadurch Strom und Wasserstoff höchst-effizient zu übertragen. Hier geht’s zur Projektwebseite.

Masterarbeit zur technisch-wirtschaftliche Analyse von supraleitenden Kabeln

Die neue Masterarbeit von Julian Möhlenbrock, entstanden in Zusammenarbeit mit der Hochschule Bremen und der EWE Netz GmbH, untersucht den Einsatz supraleitender Lösungen in elektrischen Netzen. Im Rahmen der Arbeit wurde eine technisch-wirtschaftliche Analyse des Einsatzes supraleitender Kabel in einem Stichnetz durchgeführt. Unterstützt wurde die Arbeit dabei von VESCs Technophysikerin Tatjana Grün.

OCP Workstream – Erkundung des neusten Einsatzgebietes

Supraleiter werden künftig auch im Rechenzentrum zum Einsatz kommen. Sie bieten das Potenzial, die Energieinfrastruktur grundlegend zu verbessern, große Mengen an Energie einzusparen und den Bedarf an Kupfer und Aluminium deutlich zu reduzieren.

Die Einsatzmöglichkeiten der Supraleitertechnologie und die daraus entstehenden Vorteile für Rechenzentren werden derzeit in einem neuen Workstream des Open Compute Project (OCP) untersucht. Anfang kommenden Jahres soll daraus eine umfassende Übersicht der wichtigsten supraleitenden Anwendungsgebiete entstehen, von Kabeln und Stromschienen über supraleitende Fehlerstrombegrenzer bis hin zu Energiespeichern. Hier geht es zur Webseite des Workstream.

Die Zukunft ist supraleitend

Die vorgestellten Projekte zeigen: die Technologie eröffnet neue Möglichkeiten für eine leistungsfähige und zugleich ressourcenschonende Energieinfrastruktur. Dabei liegt der entscheidende Vorteil von HTS nicht allein in der Reduzierung elektrischer Verluste. Die hohe Stromtragfähigkeit ermöglicht es, elektrische Leistungen auf deutlich kleinerem Raum zu übertragen und bestehende Netzstrukturen neu zu denken.

Gleichzeitig befindet sich die Technologie weiterhin auf dem Weg zur breiten industriellen Anwendung. Die Entwicklung der vergangenen Jahre zeigt jedoch deutlich: Supraleiter sind längst nicht mehr auf einzelne Forschungsanwendungen beschränkt. Die Zukunft der elektrischen Infrastruktur wird nicht nur von mehr Erzeugung und mehr Netzausbau geprägt sein, sondern auch davon, wie effizient wir Strom übertragen. Supraleiter können dabei eine entscheidende Rolle spielen.