Hochtemperatur-Supraleiter für Kraftwerke und Netze

Supraleitende Strombegrenzer im Kraftwerk

Strombegrenzer für den Netzausbau

Die Blaupause für die künftige Stromversorgung Deutschlands liegt auf dem Tisch: Etliche Großkraftwerke werden künftig durch einen Verbund vergleichsweise kleiner Erzeugungsanlagen, im Zusammenspiel mit Energiespeichern, ersetzt werden. Neben neuen Hochspannungsleitungen, die beispielsweise Windstrom aus dem Norden nach Süden führen, sorgt dann ein eng geknüpftes Mittelspannungsnetz für den regionalen Ausgleich von Angebot und Nachfrage. Die neue Struktur führt dazu, dass höhere Kurzschlussleistungen in den Stromnetzen auftreten können, die erhebliche Investitionskosten nach sich ziehen. Mit den supraleitenden Strombegrenzern erweitert sich der „Baukasten“ für das neue Netz erheblich, um vorhandene Netzstrukturen besser zu nutzen sowie die Netzqualität und -stabilität zu verbessern. Vielerorts können sie bei Ausbau der Leitungs- und Anlagenkapazitäten Kosten senken oder ihn sogar überflüssig machen. Der Schutzmechanismus der SSB erlaubt es, Netze zu koppeln, ohne dass sich die Kurzschlussströme addieren. Im Einzelfall könnte dies beispielsweise dazu führen, dass eine Windenergieanlage nicht über eine ggf. neu zu errichtende Stichleitung und einen langen Umweg über eine teure Transformatorstation ins Hochspannungsnetz einspeisen muss, sondern direkt an das lokale Mittelspannungsnetz angeschlossen werden kann. Der Einsatz von SSB ermöglicht es zukünftig kleine dezentrale Stromerzeuger sicher in Netze hoher Kurzschlussleistung zu integrieren. Forscher aus verschiedenen Ländern der EU entwickeln auch ein Mehrzweck- Strombegrenzer- System, für unterschiedliche Anwendungsfälle und Einsatzorte (EU Projekt “ECCOFLOW“). Beim Einsatz supraleitender Kabel, mit denen sich das Mittelspannungsnetz in Ballungsräumen massiv verstärken lässt, spielt auch der SSB zukünftig eine wichtige Rolle. Bei einem geplanten Pilotprojekt in Essen soll beispielsweise ein etwa ein Kilometer langes, supraleitendes Kabel mit einer Übertragungsleistung von 40 MW verlegt werden. Dabei wird dann ein 10 kV HTS-Kabel ein konventionelles 110 kV Hochspannungskabel ersetzen. Dieses könnte auch durch fünf herkömmliche 10-kV-Leitungen erfolgen, was aber wesentlich höhere Verluste und mehr Platzbedarf bedeuten würde. Der ebenfalls vorgesehene SSB in einem solchen HTS-System verhindert, dass sich das Kabel durch einen Kurzschluss erwärmt. Es könnte in so einem Fall Stunden dauern, bis es soweit heruntergekühlt ist, dass es wieder einsatzfähig ist. Ein SSB erhöht damit die Sicherheit und verbessert die Verfügbarkeit auch in der zukünftigen innerstädtischen Stromversorgung.

Auf Basis der neuen Generation Bandleiter geht auch die Entwicklung noch leistungsfähigerer Leiter für den Stromtransport weiter. So z. B. in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt mit dem Acronym „Highway“. Ein Verbund von Firmen und Forschungsinstituten erforscht dort Anordnungen des YBCO-Bandleiters für Hochstromleiter mit besonders niedrigen Wechselstromverlusten.

Mehr zum Projekt

Entwicklung eines neuartigen supraleitenden YBCO-Tape-Strombegrenzers - ENSYSTROB

Der Abschlussbericht kann im OPAC der TIB Hannover recherchiert und eingesehen, aus urheberrechtlichen Gründen aber nicht im Internet bereitgestellt werden.

Projektbeteiligte:

Nexans SuperConductors GmbH

Förderkennzeichen:

03KP102A

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.