THEVA Supraleitende Strombegrenzer für Supergrids

Blick in die Fertigung von THEVA
Blick in die Fertigung von THEVA

Kosteneffiziente supraleitende Strombegrenzer kommen in greifbare Nähe – und beflügeln die Energiewende.

Voraussetzung ist, das das hochperformante Material in ausreichenden Mengen zu wettbewerbsfähigen Preisen zur Verfügung steht. Genau dieses Ziel verfolgt das von der EU geförderte Projekt FastGrid, das im Januar offiziell gestartet wurde. Ein Konsortium aus 12 Partnern arbeitet 42 Monate an Modulen für kosteneffiziente supraleitende Strombegrenzer. Sie sollen in Hochspannungs-Gleichstromnetze (HGÜ) eingebaut werden. Die in Ismaning bei München ansässige THEVA übernimmt es, die supraleitenden Drähte für das erste Modul zu liefern.

Ein länderübergreifendes Hochspannungsnetz, mit dem große Mengen regenerativ erzeugter Energie über hohe Distanzen hinweg ausgetauscht werden können: Das ist das Ziel von so genannten Supergrids. Allerdings ist das bislang noch Zukunftsmusik. Was sich ändern soll.

Voraussetzung dafür ist, Strombegrenzer zu entwickeln, die hohe Ströme bei Zwischenfällen begrenzen können und so Kurzschlüsse und somit Stromabschaltungen vermeiden. Nur dann wird sich in Zukunft Strom aus Photovoltaik- oder Windenergieanlagen über weite Strecken transportieren lassen, zum Beispiel von Afrika nach Europa oder von der Nordsee nach Italien.

Konventionelle Schalter oder strombegrenzende Drosseln sind den Anforderungen von Supergrids mit ihren extrem hohen elektrischen Leistungen nicht gewachsen. Zudem führt der elektrische Widerstand dieser Bauteile zu einem Verlust von elektrischer Leistung. Auch die Stabilität des Netzes kann dadurch beeinträchtigt werden.

Die Herausforderung für THEVA besteht darin, Supraleiter herzustellen, die höchsten Ansprüchen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Performance und Sicherheit gerecht werden. Dafür muss die Länge des im Strombegrenzer verwendeten Materials auf ein Viertel reduziert werden. Eine Halbierung der notwendigen Menge möchte THEVA allein dadurch erreichen, dass der so genannte kritische Strom verdoppelt wird – von derzeit 500 auf mindestens 1.000 A.

Weitere Einsparungen sollen erzielt werden, indem die aufgetragene Silberschicht bei gleichzeitiger Verbesserung der Homogenität des Supraleiters verringert wird, wodurch sich wiederum die Spannungsbegrenzung erhöht. Eine Leistungssteigerung ist die Folge, die – so die Erwartung der Entwickler – zu einer weiteren Längenreduktion führt. Damit einhergehend: eine dementsprechende Kostensenkung für den gesamten Strombegrenzer.

Mit von der Partie im Projekt FastGrid, das zum EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation Horizon 2020 gehört, sind die folgenden Firmen und Institutionen: Centre national de la recherche scientifique, Supergrid Institute, Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Oxolutia sl, THEVA Dünnschichttechnik, Ricerca sul Sistema Energetico, Corporation de l’École Polytechnique de Montréal Association, Tel Aviv University, Karlsruher Institut für Technologie, Institute of Electrical Engineering Slovak Academy of Sciences, École polytechnique fédérale de Lausanne, Slovenská technická univerzita v Bratislave. Das Gesamtvolumen beträgt 9 Millionen Euro, wovon die EU 7,25 Millionen Euro finanziert.