Supraleiterkabel sind in Sachen Stromtransport ihren Pendants aus Kupfer deutlich überlegen. Doch gilt dies auch für längere Strecken? Das soll nun ein Projekt in Essen beantworten. Es könnte der Auftakt zur Umstrukturierung eines innerstädtischen Netzes in ganz neuen Dimensionen sein.
Der Startschuss für das Projekt „AmpaCity“ ist gefallen: Der RWE-Konzern, der Kabelhersteller Nexans und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) werden ein etwa 1 km langes Hochspannungskabel zwischen zwei Umspannstationen der Ruhrgebietsstadt Essen durch eine moderne Supraleiterlösung ersetzen. Das markiert nach Angaben der Projektleiter die längste Installation eines Supraleiterkabels weltweit. Dazu wird das KIT im Rahmen des Projektes geeignete Supraleitermaterialien und Isolierstoffe untersuchen.
Das Projekt könnte der Auftakt zur Umstrukturierung eines innerstädtischen Netzes in ganz neuen Dimensionen sein: Nach erfolgreichem Abschluss eines zweijährigen Feldtests wäre es denkbar, das Rückgrat des Essener Verteilnetzes 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.
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. Zwar wäre die Übertragung hoher Leistungen in Innenstädten auch mit Kupfer-Mittelspannungskabeln möglich, der Kosteneffizienz dieser Lösung stehen jedoch sehr viel höhere ohmsche Verluste gegenüber. Im Essener Beispiel verbieten sich die konventionellen Mittelspannungskabel auch wegen des größeren Trassenbedarfes: Statt eines einzigen 10-kV-Supraleiterkabels müssten fünf Kupferkabel parallel verlegt werden – bei dem ohnehin knappen Platz unter städtischen Straßen oft undenkbar.
Die modernen Hochtemperatur-Supraleiter, wie sie bei AmpaCity zum Einsatz kommen, besitzen seit einigen Jahren die Reife für energietechnische Anwendungen, sie wurden aber bisher noch nicht im großen Stil eingesetzt. Aufgrund verbesserter Produktionsverfahren stehen sie erst jetzt in genügenden Längen und Mengen zur Verfügung. Supraleiter gelten als Effizienztechnologie, da Material- und Energieressourcen geschont werden. Experten rechnen damit, dass die innovativen Kabel bei energieintensiven Anwendungen in wenigen Jahren mit Kupfer konkurrieren können. Vom BMWi werden supraleitende Betriebsmittel als wesentlicher Baustein des zukünftigen Energieversorgungskonzeptes gesehen.
Die technische Überlegenheit der neuen Kabel resultiert aus der Materialeigenschaft des Leiters. Sein Material wird bei einer Temperatur von etwa minus 180 Grad Celsius zu einem quasi idealen elektrischen Leiter, der mindestens 100mal mehr Strom transportieren kann als Kupfer. Trotz des Kühlmantels gelingt es mit dem Supraleiterkabel, dank seines kompakten Aufbaus, die fünffache Strommenge wie bei einem gleich großen Kupferkabel zu transportieren – und das bei geringeren elektrischen Verlusten.
Quelle: Karlsruher Institut für Technologie
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