Signifikante Leistungsvorteile bei kleinerer Baugröße und reduzierter Masse
GE: Supraleitende Generatoren erfolgreich getestet
Supraleiter statt herkömmliches Kupfer enthalten die Wicklungen des Generators mit 1,7 MW Nennlast, den GE erfolgreich getestet hat. Die Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) arbeiten bei einer Temperatur von 43 K und eignen sich für Wasser- und Windkraftanlagen sowie Schiffsmotoren, wo sie Platz und Treibstoff sparen.
Die Tests fanden bei GE Power Conversion in Rugby (England) statt, wobei der Generator auf Basis der Hydrogenie-Technik bis weit über seine Nennlast (1,7 MW bei 214 Umdrehungen pro Minute) belastet wurde. Dabei hat der Hydrogenie-Generator alle Erwartungen und konstruktiven Berechnungen erfüllt. »Diese Technologie ist ein Durchbruch«, sagt Martin Ingles, Hydrogenie Project Manager von GE Power Conversion. »Sie könnte die Leistungsfähigkeit von Anlagen zur Stromerzeugung aus Wasser und Wind drastisch verbessern und sich auch für den Einsatz in weiteren Maschinen eignen.«
Für Maschinen mit hohem Drehmomenten
Weil Supraleiter den Strom fast widerstandslos leiten, können die Leiterquerschnitte gegenüber konventionellen Kupferwicklungen auf nur mehr 2 Prozent fallen. Deshalb bieten supraleitfähige Maschinen signifikante Leistungsvorteile und Gewichtseinsparungen gegenüber der herkömmlichen Bauweise. Die größten Vorteile der geringeren Abmessungen und Masse zeichnen sich bei Anwendungen ab, in denen üblicherweise Maschinen mit hohen Drehmomenten eingesetzt werden, wie beispielsweise direktangetriebene Systeme für Windturbinen, Schiffsantriebe oder Laufwasserkraftwerke.
Auf die effektive Kühlung kommt es an
Einer der Durchbrüche besteht darin, die Supraleiter auf Betriebstemperatur zu halten. GE konnte auf Basis der Hydrogenie-Technik die dazu erforderliche Tieftemperaturkühlung und die thermische Isolierung realisieren. Dazu muss extrem kaltes Helium durch eine rotierende Kupplung in den Rotor der Maschine geleitet werden und zirkuliert dann um die einzelnen Spulen. Der Rotor sitzt in einem Vakuum, hat aber mit der äußeren Umgebung über seine Welle einen direkten Kontakt. Daraus ergibt sich ein Problem wegen der massiven Temperaturdifferenzen entlang der Welle. Die Hydrogenie-Maschine nutzt eine patentierte Methode zur Übertragung des Drehmoments von der kalten HTS-Spule auf den Rotor. Widerstandsarme Wärmeausdehnungsfugen und Bauteile minimieren die erforderliche Kühlleistung für die Spulen. Die Maschine zeigt damit bereits alle technologischen Merkmale, die für eine kommerzielle Realisierung erforderlich sind. Ein Großteil der Entwicklungsarbeit am Hydrogenie-HTS-Generator hat GE Power Conversion als Teil eines von der EU im 6. Forschungsrahmenprogramm (RP6) geförderten Projekts von 2006 bis 2010 durchgeführt.
- GE: Supraleitende Generatoren erfolgreich getestet
- Einsatz in Schiffen sowie Wind- und Wasserkraftanlagen
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