Fortschritt für Stromtrassen: Neues Kabel überträgt Strom verlustfrei

Seit 2017 leitet ein supraleitendes Kabel Strom durch die Essener Innenstadt. Es ist einen Kilometer lang. Strom fließt ungehindert hindurch – Supraleiter haben keinen elektrischen Widerstand, wenn sie auf tiefe Temperaturen gekühlt werden. Eine feine Sache, doch das Essener Kabel steht allein da auf weiter Flur. Supraleiter-Kabel sind zu teuer.

Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben jetzt die Lösung gefunden. Sie produzieren aus hauchdünnen keramischen Filmen, die Seltene Erden sowie Barium-Kupfer-Oxid enthalten, Kabel, indem sie mehrere Bänder miteinander verdrillen. Das Kürzel für die Keramik lautet REBCO für Rare-Earth Barium-Copper-Oxide.

Übertragungsleistung höher als bei normalen Kabeln

„Wir haben eine Methode entwickelt, bei der mehrere REBCO-Bänder kreuzförmig angeordnet werden. Dabei entsteht ein Kabel für sehr hohe Ströme“, sagt Walter Fietz, der die Technik gemeinsam mit Michael Wolf vom KIT-Institut für Technische Physik entwickelt hat. Cross Conductor (CroCo) haben sie das Kabel genannt, etwa „gekreuzter Leiter“.

Ein Kabel, das aus zwölf CroCos besteht, kann 35.000 Ampere übertragen. Bei einer Spannung von 30.000 Volt liegt die Übertragungsleistung bei 1000 Megawatt. Zum Vergleich: Ein Freiland-Gleichstromlabel bewältigt 1000 Ampere, was bei 380.000 Volt einer übertragenen Leistung von rund 380 Megawatt entspricht. Anders als das normale Erdkabel heizt CroCo die darüberliegende Erde nicht auf. Auch wenn man die für die Kühlung auf minus 196 Grad Celsius benötigte Energie berücksichtigt sind die Verluste geringer als bei herkömmlichen Kabeln.

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Produktionsgeschwindigkeit lässt sich noch steigern

Zur Zeit erreichen wir in einer Demonstrator-Fertigung bereits eine Herstellungsgeschwindigkeit von einem Meter pro Minute“, so Wolf. Bei einer industriellen Herstellung könnten es leicht ein paar 100 sein. Da die supraleitenden Bänder sehr dünn sind fallen kaum Materialkosten an. Ein Hindernis gibt es allerdings noch: „Einer Massenproduktion stehen bislang noch hohe Kosten für das aufwändige Herstellungsverfahren der REBCO-Bänder entgegen“, sagt Wolf, „aber augenblicklich werden von der Industrie neue Verfahren entwickelt, um diese günstiger zu machen.“

Außer zur Übertragung von großen Mengen Windstrom von Nord- nach Süddeutschland lässt sich das Kabel auch in Magnetresonanz-Tomographen nutzen. „Prinzipiell lässt sich ein CroCo überall dort einsetzen, wo wenig Raum zur Verfügung steht, aber viel elektrische Energie transportiert werden soll“, sagt Fietz.

via KIT