Hochtemperatur-Supraleiter steigern Maschinen-Wirkungsgrade

Bis vor wenigen Jahren hatten sie noch den Hauch des Exotischen – viel bestaunt, aber selten genutzt. Doch das hat sich geändert. Die Hochtemperatur- Supraleiter, die keine teure Ultratiefkühlung mit flüssigem Helium mehr brauchen, sind serienreif geworden und finden immer neue Anwendungen.

Bis vor wenigen Jahren hatten sie noch den Hauch des Exotischen – viel bestaunt, aber selten genutzt. Doch das hat sich geändert. Die Hochtemperatur- Supraleiter, die keine teure Ultratiefkühlung mit flüssigem Helium mehr brauchen, sind serienreif geworden und finden immer neue Anwendungen.

INHALT:
Vielfältige Anwendungen
  Generatoren, Elektromotoren, Transformatoren
  Reibungsfreie Lager
  Kurzschlussstrom-Begrenzer
  Hochleistungskabel und -leiter
  Extrem starke Magnete
  Energiespeicher
Energie sparen honorieren
HTS-Industrieverband gegründet
Literatur
Autor

Wo hohe Ströme fließen – Hunderte oder Tausende von Ampere –, bietet ein „Widerstand Null“ unschätzbare Vorteile:

  • Keine Verlustwärme im Leiter. Die Stromtragfähigkeit eines Hochtemperatur- Supraleiters (HTS) ist allein durch seine Resistenz gegenüber Magnetfeldern begrenzt – einschließlich seines eigenen. Die heutigen Materialen erlauben eine rund 100-mal so hohe Stromdichte wie ein Kupferleiter mit gleichem Querschnitt. Dafür benötigen sie elektrische Leistung zum Kühlen. Dank der heute gut beherrschten Wärmeisolation liegt diese allerdings weitaus unter der möglichen Einsparung, so dass sich der hohe technische Aufwand rechnet.

  • Umweltfreundlich durch ölfreie Kühltechnik: Die Wärmeabfuhr in konventionellen Elementen des Stromnetzes – Transformatoren, Generatoren, Hochleistungskabel – erfolgt über Ölkühlung. Die Kühlmittel mit den besten technischen Eigenschaften sind unglücklicherweise hochtoxisch (PCB, polychlorierte Biphenyle wie z. B. Dioxin) und bereiten bei Leckage, Brand oder Entsorgung schwere Probleme. Supraleiter werden mit Edelgasen oder Stickstoff gekühlt, die absolut unbedenklich sind.

  • Weniger Elektrosmog: Während konventionelle Starkstromkabel hohe elektrische und magnetische Felder um sich verbreiten, sind supraleitende Kabel konstruktionsbedingt gut abgeschirmt.

  • Einsparung von Rohstoffen: Da supraleitende Netzkomponenten eine kompaktere Bauweise oder als Strombegrenzer eine bessere Auslastung der vorhandenen Netzkapazität erlauben, erfordert der Ausbau der Infrastruktur weniger Rohstoffe.

  • Landschaftsschonung: Der konventionelle Stromtransport über weite Strecken verlangt immer höhere Hochspannungen – heute schon bis zu 750 kV. Die Freileitungen haben wegen der notwendigen Mindestabstände um die Masten einen massiven „Landschaftsverbrauch“ zur Folge. Supraleitende Kabel erlauben dagegen den Stromtransport in kompaktem Volumen, auf niedrigem Spannungsniveau bei geringen Verlusten.

Die physikalischen Eigenschaften der Hochtemperatur-Supraleiter sind in dem Elektronik-Artikel von 2004 [1] ausführlich beschrieben.