Energieeffizienz braucht Supraleitungen

Erste Pilotprojekte für Kabel

Grund genug, dass sich jetzt auch Energieerzeuger und Netzbetreiber dieser Technik wieder zuwenden. Derzeit arbeiten sie in Rahmen von Pilot- und Einzelprojekten daran, Erfahrungen mit der Supraleitung zu sammeln.
Für  einmögliches Pilotprojekt in Essen wurde eine Machbarkeitstudie erstellt. Im Falle der endgültigen Genehmigung durch den Netzbetreiber soll demnächst ein HTSKabel zwei Schaltstationen von RWE verbinden. »Über ein supraleitendes Kabel lässt sich bei gleichem Querschnitt rund fünf mal mehr Energie übertragen als  mit konventionellen Kabeln«, erklärt Dr. Joachim Bock von Nexans »Und weil hier ein 10-kV-HTS Kabel statt einem konventionellen 110-V-Hochspannungskabel ausreicht, besteht weniger Trassenbedarf und ein solches Kabel kann kostengünstiger werden als ein konventionelles.« Derzeit in Europa in Planung ist ein weiteres Projekt in Amsterdam, wo ein HTS Kabel eine Distanz von 6 km überbrücken soll.

Auf großes Interesse stoßen derzeit die Fehlerstrombegrenzer. »In Kraftwerken können Strombegrenzer Millionen von Euro einsparen«, sagt Dr. Joachim Bock.

Der bessere Schutz vor Fehlerströmen ermöglicht höhere Übertragungsleistungen mit der existierenden Netztechnik, ohne die Betriebssicherheit zu verringern. Die Schutzeinrichtung stellt auch sicher, dass aus lokalen Störungen keine kaskadenartigen Netzausfälle entstehen, deren Wahrscheinlichkeit in konventionell geschützten Netzen mit der Auslastung wächst.

Im supraleitenden Zustand lassen sie den Strom praktisch verlustfrei passieren. Übersteigt die Stromstärke - etwas durch Blitzeinschlag - einen gewissen Wert, bricht der supraleitende Effekt innerhalb von Millisekunden zusammen, und der Begrenzer stellt quasi einen Isolator dar, der die wertvollen Anlagen schützt. Bisher bringen die Betreiber an kritischen Punkten Sprengstoff an, der über Sensoren gezündet wird und den Strompfad zerstört. Sie nehmen in Kauf, die Leitungen hinterher reparieren zu müssen. Dagegen  ist ein supraleitender Strombegrenzer nach dem Fehler ohne Wartungsaufwand  direkt wieder einsetzbar, wenn er wieder auf Betriebstemperatur zurückgekühlt ist.

Strombegrenzer auf Basis unterschiedlicher Techniken haben Firmen wie Nexans, Zenergy bereits auf den Markt gebracht, auch Bruker hat eine Entwicklung begonnen. Nexans hat einen erfolgreichen Feldtest im von Vattenfall betriebenen Kraftwerk Boxberg durchgeführt, wo der Strombegrenzer einen Kohlebrecher vor Fehlerströmen schützt. Die Erstinstallation eines komplett dreiphasigen Gerätes in einem Hochspannungsnetz bei American Electric Power hat Zenergy für 2011 geplant.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Technische Physik (ITeP) - hat einen Strombegrenzer und einen Transformator in einem Modell zu einem fehlerstrombegrenzenden Transformator kombiniert. Dieser Transformator ist gegen Überströme gesichert und  kann nach der Störung wie zuvor weiter arbeiten. Deshalb sehen die Ingenieure supraleitende Transformatoren als wichtige Komponenten für die Stromnetze der Zukunft an. Doch auch in der Energieerzeugung selber können Supraleiter künftig eine wichtige Rolle spielen.

»Um 35 Prozent mehr Energie lässt sich aus einer bestehenden Wasserkraftanlage gewinnen, wenn die Generatorwicklungen durch supraleitende Drähte ersetzt werden«, sagt Ursula Kollenbach von Zenergy Power. In einem Wasserkraftwerk in Hirschhaid bei Bamberg haben jetzt Zenergy Power und Converteam einen konventionellen Generator durch einen supraleitenden ersetzt.

Ach für den Einsatz in Windkraftanlagen eigenen sich supraleitende Generatoren: Gegenüber Permanentmagnet-Generatoren sind sie bei gleicher Leistung um 50 Prozent kleiner und wiegen um 50 Prozent weniger. Damit können in Windkraftanlagen Generatoren mit einer Leistung von 10 MW und mehr installiert werden. Die Erprobung supraleitender Generatoren für die Windenergieerzeugung hat bereits begonnen, beispielsweise bei Converteam in Großbritannien. Gegenüber permanent erregten Generatoren weisen die neuen Generatoren einen weiteren interessanten Vorteil auf: Weil sie keine Permanentmagneten benötigen, fällt die Abhängigkeit von den immer knapper und teurer werdenden Seltenen Erden (Neodym/Praseodym, Dysprosium, Terbium) weg, die für ihre Produktion erforderlich sind.

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