Eiskalte Verbindung verbessert das Stromnetz
In Essen ist das weltweit längste Kabel in Betrieb gegangen, das elektrische Energie ohne Verluste überträgt. Bei geringerer Spannung leistet es fünfmal mehr als eine konventionelle Leitung.
NRW-Ministerpräsidentin Hannelore Kraft (SPD) und RWE Vorstandsvorsitzender Peter Terium schauen sich am 30. April 2014 in Essen das aufgeschnittene Modell eines Supraleiterkabels an. An diesem Tag startete in der Essener Innenstadt die Testphase mit dem Kabel, das fünfmal mehr Strom als normale Erdkabel übertragen kann.
Foto: dpa/Caroline Seidel
Ein 110.000-Volt-Kabel im Untergrund der Essener Innenstadt hat ausgedient. Am 30. April 2014 übernahm ein 10.000-Volt-Kabel dessen Aufgabe. Trotz der weitaus niedrigeren Spannung überträgt die 1000 Meter lange Verbindung fünfmal so viel Strom wie die stillgelegte Strippe. Die ungewöhnliche Leistungssteigerung resultiert aus einer neuen Technik, die weltweit bisher nur selten genutzt wird. Verlegt wurde ein Hochtemperatur-Supraleiterkabel. Bei einer Temperatur von weniger als minus 196 Grad Celsius überträgt es Strom vollkommen verlustfrei. Die Essener Verbindung ist die weltweit bei weitem längste dieser Art.
Der irreführende Zusatz „Hochtemperatur“ resultiert aus der Geschichte dieser Technik. Konventionelle Supraleiter funktionieren erst bei einer Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt, also bei wenig mehr als minus 273 Grad Celsius. Das lässt sich nur mit teurem Helium und hohem Energieaufwand erreichen. Die neuartigen Kabel aus einer speziellen Keramik begnügen sich mit flüssigem Stickstoff, der deutlich billiger ist als Helium. Außerdem ist wegen der höheren Temperatur weniger Energie fürs Kühlen nötig.
Um seine Betriebstemperatur zu erreichen und ideal leitend zu werden, wird das konzentrisch aufgebaute Supraleiterkabel mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Es leitet große Ströme mit geringeren Verlusten und bei kleineren Querschnitten als entsprechende Kupferkabel.
Quelle: Nexans
Obwohl keramische Supraleiterkabel erheblich teurer sind als konventionelle und Energie verbraucht wird, um sie zu kühlen, sind sie auf die Lebensdauer von 40 Jahren gerechnet kostengünstiger als konventionelle, glaubt Mathias Noe, Leiter des Instituts für Technische Physik am Karlsruher Institut für Technologie, an dem seit vielen Jahren Hochtemperatur-Supraleitungsforschung betrieben wird.
Das Kabel hat Nexans Deutschland hergestellt. Betrieben wird die Verbindung zwischen zwei Umspannstationen vom Essener Energieversorger RWE. Die Kosten für das Projekt namens AmpaCity betrugen 13,5 Millionen Euro, zu denen der Bund rund 5,9 Millionen Euro beisteuerte.
Netzverstärkung ohne aufwändige Erdarbeiten
Das in Essen verlegte Kabel enthält drei Strom führende Leiter und einen Null- oder Neutralleiter. Ständig wird flüssiger Stickstoff in den mittigen Hohlraum des Kabels gepumpt. Durch einen zweiten ringförmigen Hohlraum, der die Leiter umschließt, fließt es zurück. Eine Unterbrechung der Kühlung würde das Kabel nach kurzer Zeit zerstören. Um das zu verhindern ist eine Schnellabschaltung möglich.
Supraleitende Kabel sind vor allem für den Einsatz in Städten geeignet. Ohne aufwändige Erdarbeiten lässt es sich in den Tunneln verlegen, die heute herkömmliche Leiter beherbergen, um die Leistung des Netzes zu erhöhen. Einsprüche, die bei oberirdisch verlegten Hochspannungsleitungen unumgänglich sind, gibt es nicht. Im Prinzip können Hochtemperatur-Supraleiter auch Hochspannungsleitungen ersetzen. Abgesehen davon, dass die Kosten ein Vielfaches betragen ist es ein gewaltiger technologischer Schritt von einem Kilometer Länge auf viele 100 Kilometer. Der Betrieb des Kabels in Essen gilt deshalb zunächst als Testlauf, um Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit zu überprüfen.
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