Supraleitende Kabel stehen vor der Marktreife
Der Strom fließt fast ohne Widerstand

Wenn es knackig kalt ist, werden einige Materialien zu Supraleitern: Sie transportieren Strom fast ohne Widerstand. Dieser schon vor hundert Jahren entdeckte physikalische Effekt könnte demnächst die Energiewirtschaft umkrempeln. Denn Forschern gelingt es immer besser, das Kühlungsproblem in den Griff zu bekommen.

HB DÜSSELDORF. Damit rückt sogar die Vision von weltumspannenden Verbundnetzen näher, mit denen Solarstrom von sonnenreichen Gegenden zur Nutzung in kältere Regionen geschafft werden könnte. Bei herkömmlichen Kupferkabeln geht etwa ein Drittel der Energie auf Grund des elektrischen Widerstandes verloren.

Das Problem: Supraleitungseffekte treten nur bei sehr tiefen Temperaturen auf - knapp oberhalb des absoluten Nullpunktes von minus 273,15 Grad Celsius. Während klassische Supraleiter aus Metall mit teurem flüssigem Helium gekühlt werden müssen, genügt bei so genannten Hochtemperatur-Supraleitern (HTSL) aus keramischen Materialien die Kühlung mit dem kostengünstigeren flüssigen Stickstoff auf ungefähr minus 190 Grad Celsius. Wegen der aufwendigen Kühlung, die bei kurzen Übertragungsstrecken mehr Energie verbraucht, als die supraleitenden Drähte einsparen können, waren sie bisher keine Alternative zu Kupferkabeln.

Das soll sich ändern, verspricht Greg Yurek, Chef der American Superconductor Corporation (AMSC) mit Sitz im amerikanischen Westborough: "Wir können schon bald auch sehr lange HTSL-Kabel kostengünstig herstellen." Bis Jahresende sei sein Unternehmen in der Lage, jährlich 20 000 Kilometer Kabel zu produzieren. Der Preis könne nach den Vorstellungen von AMSC auf ein Drittel der heutigen Kosten sinken. "Bei Kabeln, die deutlich länger als ein Kilometer sind, lässt sich mit Hilfe der Supraleitung sehr viel Energie sparen", ist Yurek überzeugt - ein erheblicher Beitrag zum Klimaschutz.

Über den Stromtransport hinaus bieten supraleitende Materialien überaus vielfältige Einsatzmöglichkeiten - etwa in der Speicher- und Antriebstechnik. So könnte im Magnetfeld einer supraleitenden Spule Energie verlustfrei gespeichert und schnell abgerufen werden, sagt die Diplomphysikerin Beate Lehndorff vom Institut für Materialwissenschaft an der Bergischen Universität Wuppertal. Auch die Motorentechnik profitiert: So sorgte AMSC im Juli 2001 für Furore, als die US-Firma den ersten 5 000-PS-Elektromotor mit supraleitenden Rotoren und einer Energieeffizienz von 97,2 Prozent vorstellte. Gemeinsam mit General Electric will AMSC bis 2005 auch HTSL-Generatoren für die Stromerzeugung auf den Markt bringen.

Auch bei Siemens läuft die Konstruktion von Motoren mit einer Wicklung aus HTSL-Materialien auf Hochtouren. Ein im vergangenen Jahr vorgestellter Prototyp wies bei gleicher Baugröße wie ein herkömmlicher Motor mit Kupferwicklung die doppelte Leistung auf - bei halb so großen Energieverlusten. "Einsatzgebiete für diesen kompakten Supraleiter-Motor gibt es überall, wo Platz und Energie sparende Maschinen gefragt sind, beispielsweise auf Schiffen oder Ölplattformen", sagt Heinz-Werner Neumüller, der bei Siemens in Erlangen für das Fachzentrum Supraleitung verantwortlich ist.

Auch an supraleitenden Strombegrenzern arbeitet Siemens. Sie sollen die Belastungsgrenze bestehender Stromnetze erhöhen, ohne dass die Komponenten erneuert werden müssten. Neuartige Bahntransformatoren haben nach Siemens-Angaben den Praxistest bestanden. Sie könnten die Energie aus Hochspannungsleitungen zu 99 Prozent an die Elektrolok weitergeben. Herkömmliche Transformatoren haben einen Wirkungsgrad von 92 Prozent. Neumüller: "Der Strom, den die Lokomotiven damit sparen könnten, würde die Atmosphäre jährlich vor fast 180 Tonnen Kohlendioxid verschonen."

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