Verbindungstechnik

Weltweit längstes Supraleiterkabel ersetzt Hochspannungskabel

| Redakteur: Kristin Rinortner

BSCCO-Supraleiterkabel: Das weltweit längste Supraleiterkabel wird in Essen installiert (Bild: Nexans)
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BSCCO-Supraleiterkabel: Das weltweit längste Supraleiterkabel wird in Essen installiert (Bild: Nexans)

Im Rahmen des Projekts „AmpaCity“ wird ein 1 km langes Hochspannungskabel zwischen zwei Umspannstationen in Essen durch eine Supraleiterlösung ersetzt. Der zweijährige Feldtest mit dem weltweit längsten Supraleiterkabel im RWE-Verteilernetz soll das Potenzial von Supraleitern in Ballungszentren aufzeigen.

Mit dem Start des Projekts „AmpaCity“ am 19. Januar 2012 wird in Essen das mit 1 km weltweit längste Supraleitkabel zwischen zwei Umspannstationen installiert. Der zweijährige Feldtest im Netz des RWE soll die technische und wirtschaftliche Überlegenheit von Supraleitern in Ballungszentren aufzeigen. Projektpartner sind die Firma Nexans SuperConductors, die Kabel und Strombegrenzer zur Verfügung stellt, sowie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das die Supraleiter und Isolierstoffe über vier Jahre untersuchen wird.

Das verwendete dreiphasige, konzentrisch aufgebaute 10-kV-Supraleiter-Kabel mit einem Durchmesser von 20 cm ist für eine Übertragungsleistung von 40 MW ausgelegt. Erstmalig wird ein Supraleiterkabel mit supraleitenden resistiven Strombegrenzern als Überlastschutz kombiniert. Diese unterbrechen bei Überlast die Stromzufuhr, sind anschließend wieder direkt einsatzfähig, was bei bisherige Einrichtungen nicht möglich war.

BSCCO-Supraleiterdrähte jetzt in gügenden Mengen und Längen

Die modernen Hochtemperatur-Supraleiter der ersten Generation (BSCCO), die bei AmpaCity zur Anwendung kommen, besitzen seit einigen Jahren die Reife für energietechnische Anwendungen, wurden aber bisher noch nicht im großen Stil eingesetzt.

Aufgrund verbesserter Produktionsverfahren stehen die Supraleiterdrähte erst jetzt in genügenden Längen und Mengen zur Verfügung.

Bild 1: Das konzentrisch aufgebaute Supraleitkabel wird mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Es leitet große Ströme mit geringsten Verlusten und bei kleineren Querschnitten als vergleichbare Kupferkabel im Mittelspannungsbereich. (Bild: Nexans)
Bild 1: Das konzentrisch aufgebaute Supraleitkabel wird mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Es leitet große Ströme mit geringsten Verlusten und bei kleineren Querschnitten als vergleichbare Kupferkabel im Mittelspannungsbereich. (Bild: Nexans)

Der Aufbau eines Supraleiterkabels (Bild 1) ähnelt dem eines herkömmlichen Kabels aus Kupfer. Statt des metallischen Leiters werden supraleitende Drähte oder Bänder aus BSCCO (einer Wismut-Strontium-Calzium-Kupfer-Sauerstoff-Legierung) verwendet.

Das Kabel befindet sich in einem Kryostat, der die kalte Seele thermisch von der Umgebung isoliert. Durch den Kryostaten wird flüssiger Stickstoff als Kühlmittel gepumpt, um den Supraleiter auf eine Temperatur von etwa –180°C zu bringen.

Bei dieser Sprungtemperatur haben die BSCCO-2212-Supraleiter keinen ohmschen Widerstand, d.h. es treten keine Verluste auf, sie werden so zu einem idealen Leiter. Das 20 cm dicke Supraleiterkabel kann in der Mittelspannung (10 kV) fünf Kupferkabel der gleichen Dimension ersetzen.

Alle thermischen und elektrischen Verluste des Kabels werden mithilfe der Kühlanlage kompensiert. Durch den koaxialen Aufbau und den supraleitenden Schirm erzeugen supraleitende Kabel keine externen Magnetfelder und somit keine Störungen, die andere Phasen oder umliegende Leitungen beeinflussen können.

Supraleiterkabel können bei energieintensiven Anwendungen mit Kupfer konkurrieren

Experten rechnen damit, dass die Kabel bei energieintensiven Anwendungen in wenigen Jahren mit Kupfer konkurrieren können. Vom BMWi, das das Projekt AmpaCity fördert, werden supraleitende Betriebsmittel als wesentlicher Baustein des zukünftigen Energieversorgungskonzeptes gesehen.

Dem Projekt ging eine ausführliche Studie voraus. In ihr haben Forschungseinrichtungen unter Federführung des Karlsruher Instituts für Technologie zusammen mit den Projektpartnern Nexans und RWE die technische Machbarkeit und die Wirtschaftlichkeit einer Supraleiterlösung auf Mittelspannungsebene analysiert. Supraleiterkabel sind laut der Studie die einzig sinnvolle Möglichkeit, den Ausbau städtischer Netze mit Hochspannungskabeln zu vermeiden und die ressourcen- sowie flächenintensiven Umspannstationen zurückzubauen.

Nach erfolgreichem Abschluss des zweijährigen Feldtests wäre es denkbar, das Rückgrat des Essener Verteilernetzes weitgehend auf 10-kV-Supraleiter umzustellen und von Hochspannungsanlagen zu befreien. Dies würde mittelfristig zu mehr Effizienz sowie niedrigeren Betriebs- und Instandhaltungskosten bei gleichzeitig geringerem Flächenverbrauch führen. In der Innenstadt würden wertvolle Grundstücke frei, denn etliche 110/10-kV-Umspannstationen könnten rückgebaut werden. //KR

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Nochmal anders gefragt: wie viel kostet der Betrieb (Kühlung, etc.) des Supraleiters gegen die...  lesen
posted am 31.01.2016 um 22:24 von Unregistriert

Total Cost of Ownership (TCO): Gibt es Angaben zu den Einsparungen des Supraleiters gegen die...  lesen
posted am 31.01.2016 um 22:21 von Unregistriert

Danke für den Hinweis. Es ist natürlich 1 km lang. Im Vorspann war es richtig, im Fließtext hat...  lesen
posted am 26.01.2012 um 18:19 von Unregistriert

> ... wird in Essen das mit 1 m weltweit längste Supraleitkabel ... Sind 1 m nicht etwas kurz? ...  lesen
posted am 26.01.2012 um 17:27 von mhbbgr


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