Stromübertragung: Weltrekord mit neuem Kabel – Kupferleitungen hinken weit hinterher

Forschern des Dünnfilmherstellers Theva aus Ismaning bei München ist es gelungen, eine 16 Mikrometer dicke Schicht aus Gadolinium-Barium-Kupferoxid herzustellen. Bisher war sie nur halb so dick, in beiden Fällen mit dem bloßen Auge nicht sichtbar. Was auf den ersten Blick keineswegs so aussieht: Es ist eine Sensation. Denn das Material, aus dem die 16 Tausendstel Millimeter dicke Schicht besteht, ist ein Hochtemperatur-Supraleiter (HTSL). Bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff, als minus 196 Grad Celsius, leitet er Strom, ohne auf Widerstand zu treffen. Die Verluste liegen bei Null, anders als in einem normalen Kupferkabel.

Kabel ist nur 75 Mikrometer dick

Die HTSL-Schicht ist von sechs Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen umhüllt. Gemeinsam bilden sie das stromleitende Kabel, das insgesamt nur 75 Mikrometer dick ist. Trotzdem hält es einen Weltrekord: Kein anderes Kabel kann so viel Strom transportieren, zumindest nicht bei der vorgesehenen -spannung von 110.000 Volt. Durch den unscheinbaren Leiter namens ProLine fließen bis zu 1350 Ampere, weit mehr als ein Kupferkabel schafft. Gegenüber den HTSL der ersten Generation ist das ein Plus von 70 Prozent.

Kristallfehler beenden die Supraleitung

Die supraleitende Schicht muss aus fehlerfreien Kristallen bestehen. Bis zu einer bestimmten Dicke ließ sich dieses Kriterium bisher schon einhalten. Doch wenn das Wachstum über eine kritische Marke hinausging schlichen sich Fehler ein. Die Unterlage, auf der die HTSL-Schicht wächst, besteht aus Magnesiumoxidpartikeln. Wenn diese senkrecht stehen ist schleichen sich beim Aufbau der HTSL-Schicht schnell Fehler ein. Dann kamen die Ingenieure auf die Idee, die Partikel in einem Winkel von 30 Grad aufzubringen. Jetzt klappte es mit dem fehlerfreien Aufbau der supraleitenden Schicht.

Premiere in München

Erstmals eingesetzt wird der neue Leiter bei einem ehrgeizigen Projekt in München. Im Untergrund der Stadt wird ein zwölf Kilometer langes Supraleiterkabel verlegt, das die Übertragungsleistung um das Fünf bis Achtfache gegenüber den gängigen Kupferkabeln erhöht. Außerdem spart es so viel Strom ein wie 2000 Haushalte im Jahr verbrauchen.

Pro Line lässt sich auch in Magnetresonanztomographen, Elektromotoren und Windgeneratoren nutzen Eine HTSL-Windenergieanlage im dänischen Thyborøn, die eine Leistung von drei Megawatt hat, ist bereits erfolgreich getestet worden.