Energieeffizientes Supraleiterkabel für Zukunftstechnologien

Forscher haben ein vielseitiges Supraleiterkabel entwickelt, das auf einfache Weise industriell gefertigt werden kann.Bei moderater Kühlung transportiert es elektrische Energie nahezu verlustfrei.

Supraleiter übertragen elektrischen Strom bei tiefen Temperaturen nahezu verlustfrei – das macht sie für eine ganze Reihe energiesparender Technologien attraktiv. Allerdings ist dafür in der Regel eine Kühlung mit flüssigem Helium auf eine Temperatur nahe minus 269 Grad Celsius notwendig. Ein neues Kabel aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), der Hochtemperatursupraleiter Cross Conductor (HTS CroCo), ist dagegen schon bei minus 196 Grad Celsius einsatzbereit.

„Das liegt an dem speziellen Material, das wir verarbeiten“, erklären Dr. Walter Fietz und Dr. Michael Wolf vom Institut für Technische Physik (ITEP) des KIT. Zum Einsatz kommt „Rare-Earth Barium Copper Oxide“ (kurz REBCO), dessen supraleitende Eigenschaft schon seit 1987 bekannt ist. Allerdings kann dieser Supraleiter in langen Längen nur in Form dünner Bänder gefertigt werden. Die Forscher haben nun eine Methode entwickelt, bei der mehrere REBCO-Bänder kreuzförmig angeordnet werden. Dabei entsteht laut Dr. Fietz ein Kabel für sehr hohe Ströme.

Kabellängen von mehreren 100 Metern und mehr

Die hohe Stromtragfähigkeit des HTS CroCos spart Platz und Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Kabeln aus Kupfer- oder Aluminium. Auch die Herstellung des Kabels verläuft besonders effizient: In einem innovativen Fertigungsverfahren, das am KIT entwickelt wurde, werden mehrere Herstellungsschritte miteinander kombiniert. „Zurzeit erreichen wir in einer Demonstrator-Fertigung bereits eine Herstellungsgeschwindigkeit von einem Meter pro Minute“, erläutert Wolf. In einer entsprechend skalierten industriellen Fertigungsanlage wären Kabellängen von mehreren 100 Metern und mehr denkbar, was Kosten spart.

Da die supraleitende Schicht, die den hohen Strom trägt, in den fertigen Kabeln nur wenige tausendstel Millimeter dick ist, halten sich auch die Materialkosten in Grenzen. „Einer Massenproduktion stehen bislang noch hohe Kosten für das aufwendige Herstellungsverfahren der REBCO-Bänder entgegen“, so Wolf, „aber augenblicklich werden vonseiten der Industrie neue Verfahren entwickelt, um diese günstiger zu machen.“

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