Anzeige

Supraleitung: Kostenhalbierung bis 2017

23. März 2012

Hochtemperatur-Supraleitung steht als Technologie in der Stromwirtschaft kurz vor der kommerziellen Markteinführung. Auf der ZIEHL-III-Fachtagung in Bonn wurde aber auch deutlich, dass die Branche noch Probleme zu bewältigen hat.
Anzeige
Anzeige


Für Mathias Noe, Leiter des Instituts für Technische Physik am Karlsruher Institut für Technologie, gibt es vier große Einsatzbereiche der sogenannten Hochtemperatur-Supraleitung (HTSL): Kabel und Leitungen, rotierende Maschinen, Strombegrenzer und Transformatoren.

Der verstärkte Einsatz der regenerativen Energien und die damit verbundenen schwankenden Einspeisungen machen einen intelligenten Netzausbau erforderlich. Auch hier gerate die HTSL zunehmend in den Blick, so Noe. Populäres Anwendungsgebiet für das Thema Kabel ist die Pilotstrecke in Essen, wo zwei Umspannstationen mit einem rund 1 km langen HTSL-10-kV-Kabel verbunden werden (siehe VDI nachrichten, 27. 1. 12, S. 12).

Anzeige
Anzeige

Experten rechnen mit sinkenden Kosten für Supraleitung

Die neue Verbindung dürfte sich rechnen: Laut Frank Merschel, Koordinator bei RWE Deutschland für Neue Technologien, kann eine Spannungs-, nämlich die 100-kV-Ebene, entfallen, der innerstädtische Platzbedarf ist geringer als bei der konventionellen Versorgung und man braucht weniger Umspannanlagen.

Viele Experten der Bonner Tagung „Zukunft und Innovation der Energietechnik mit Hochtemperatur-Supraleitern“ (Ziehl III), die Anfang März stattfand, rechnen zudem mit sinkenden Kosten der HTSL der sogenannten 2. Generation.

Noe selbst prognostiziert eine Halbierung der Kosten pro kA/m, gemessen an heutigen Preisen bis 2017. Der Preis in Dollar wird dann von über 1000 $ pro kA/m anno 2006 auf knapp über 50 $ pro kA/m im Jahr 2017 gesunken sein.

Anzeige
Anzeige

„Das Preis-zu-Stromtragfähigkeitsverhältnis von Kupfer kann von der HTSL der 2. Generation in einigen wenigen Jahren unterschritten werden“, sagte Noe. Bei dieser wird statt auf teures Silber auf Nickel, Chrom, Eisen oder Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO) zurückgegriffen.

Aber wenn eine Technologie wie die HTSL an der Schwelle zur kommerziellen Nutzung steht, ist sie noch lange nicht darüber hinweggeschritten. Daran ändern auch vereinzelte Einsätze wie der eines supraleitenden Strombegrenzers im realen Betrieb des Braunkohlekraftwerks Boxberg in der Lausitz nichts (siehe VDI nachrichten, 4. 6. 10, S. 11).

Anzeige
Anzeige

Supraleitung steht an der Schwelle zur kommerziellen Nutzung

Aber es gibt immer mehr Ideen, Studien und Demonstratoren. So hat Vision Electric, ein Spezialist für Hochstromschienensysteme aus dem pfälzischen Schwanenmühle bei Kaiserslautern, eine Konzeptstudie zum Einsatz supraleitender Hochstrom-Schienensysteme vorgelegt. „Einer der großen Vorteile liegt in dem geringen Platzbedarf in den oft engen Fabrikanlagen“, weiß Geschäftsführer Wolfgang Reiser.

Solche Schienensysteme sind Transporteur großer Ströme bei eher niedriger Spannung, etwa in Chloranlagen, bei Zinkelektrolysen oder in Aluminiumhütten. Durch Tests hat Vision Electric herausgefunden, dass mit HTSL bis zu 600 kA transportiert werden könnten.

In Aluminiumhütten werden derzeit bis zu 350 kA über Distanzen bis zu 500 m transportiert. Mit HTSL würde sich der Raumbedarf dabei auf 5 % verringern. Aufwendige Schutzvorrichtungen für die Mitarbeiter könnten entfallen. „Eigentlich hätten wir schon längst HTSL einsetzen können“, schwärmt Reiser. Ein Vergleich der Stromverluste zeigt ihm zufolge eindeutig, dass oberhalb von 10 kA und bei Distanzen oberhalb von 20 m die HTSL-Technologie vorteilhafter als konventionelle Kupfer- oder Aluminiumtechnologie wäre.

Michael Bäcker, Gründer der Deutschen Nanoschicht aus Rheinbach, wies in Bonn darauf hin, dass man die Ökobilanz in die HTSL-Betrachtungen einbeziehen müsse. Obwohl HTSL mit drastisch weniger Material auskommt, hat es eine 100-fache Leistungsdichte.

Würde man zum Beispiel Generatoren für eine 8-MW-Windkraftanlage marktüblich mit Kupfertechnologie bauen, so bräuchte man 80 t Kupfer – bei HTSL wären es nur 8 t. Und wieder der Hinweis auf den Platz: Misst der Rotor bei Kupfer 11 m, so sind es bei der HTSL nur noch 3,8 m. Nachteil jedoch: Rund 20 kg Seltene Erden würden gebraucht.

Supraleitung bei Strombegrenzern sinnvoll

Am vielversprechendsten dürfte der Einsatz der HTSL bei Strombegrenzern sein: Hier spielt sie ihre inhärenten Vorteile aus (s. Kasten). Seit 2010 ist der neue Strombegrenzertyp im Braunkohlekraftwerk von Vattenfall im sächsischen Boxberg im Einsatz. Inzwischen ist er laut Achim Hobl, Standortleiter von Technologielieferant Nexans in Hürth, weiter entwickelt worden. „Er ist von außen identisch, aber innen bezüglich der Materialeigenschaften optimiert worden.“

Die Einsatzbereiche mehren sich. Siemens hat erste Tests mit Strombegrenzern in Hochspannungssystemen gemacht. Unter Projektfinanzierung des US-Department of Energy baute Siemens Erlangen – unter Projektleitung von Kabelhersteller AMSC – einen Demonstrator.

Aufgabe der Erlanger war dabei die Entwicklung, der Bau und Test der Schaltmodule. Der Strombegrenzer kommt dabei auf stattliche Ausmaße: über 5 m lang, komplett mit Flüssiggas gefüllt und ein Schaltmodul aus dreimal 21 bifilaren Spulen.

Installiert und getestet wurde er bei Southern California Edison in einem Umspannwerk. Die Hochspannungstests zur Isolationsprüfung hat er alle bestanden, so die Blitzstoß-, Schaltstoß- und Kurzzeit-Wechselspannungsprüfung sowie die Teilentladungsprüfung.

„Dieser resistive Strombegrenzer ist für Hochspannungsanlagen geeignet“, resümiert Wolfgang Schmidt, Magnetbauexperte von Siemens Corporate Technology. Die Sache hat nur einen Haken: Eigentlich sollte dieses Jahr der reguläre Testbetrieb starten. „Aber es ist derzeit kein Geld für diese Phase da, um das Gerät auch wirklich einzusetzen“, meint Schmidt.



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

CAD-Konstrukteur (m/w/d)
Boyd Weiler GmbH & Co. KG

13.09.2026
Weiler-Simmerberg
Senior Ingenieur Systemintegration und KI-basierte Performancebewertung (w/m/d)
TransnetBW GmbH

13.09.2026
Stuttgart
Ingenieur Systemführung Operative Betriebsplanung (w/m/d)
TransnetBW GmbH

13.09.2026
Stuttgart
Bauprojektleiter (m/w/d)
Allbau Managementgesellschaft mbH

13.09.2026
Essen
Ingenieur* im Anforderungsmanagement
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH

13.09.2026
Langen
Bauingenieur / Bautechniker Kommunaler Tiefbau (m/w/d)
WipflerPLAN Planungsgesellschaft

13.09.2026
Donauwörth, Nördlingen, Pfaffenhofen an der Ilm, Lauf an der Pegnitz
Information Security Manager (all genders)
VINCORION Advanced Systems GmbH

13.09.2026
Wedel
Professur „Wirtschaftsinformatik und Datenbanken mit dem Schwerpunkt IT-Venture-Design, Digital Enterprise und innovativer Lehre in Makerspace-Settings (W2)“
Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences

13.09.2026
Düsseldorf
Senior-Ingenieur Auftragsengineering (m/w/d)
Mehrer Compression GmbH

13.09.2026
Balingen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Hamm
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hamm, Münster
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Dillenburg
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Dillenburg
BIM-Manager (w/m/d) Niederlassung Westfalen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hamm, Münster, Gelsenkirchen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Netphen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Netphen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Bochum
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Bochum
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Osnabrück
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Osnabrück
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Hagen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hagen
Bauleiter (m/w/d) im Bereich schlüsselfertigen Wohnungsbau
SCHEIDL

13.09.2026
Moosburg/Landshut
Projektingenieur Fachplanung Versorgungstechnik (m/w/d)
INGENIEURBÜRO ZAMMIT GmbH

13.09.2026
Achim, Celle, Salzgitter, Wolfsburg
Meister (m/w/d) für die mechanische Fertigung
Montanhydraulik GmbH

13.09.2026
Gelsenkirchen
Bauingenieur (w/m/d)
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Bayreuth

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige