Supraleiter für höhere Wirkungsgrade

Siemens und KIT starten Forschungsprojekt für supraleitende Generatoren

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Forschungsprojekt, HTS Spulen im "Testbed"

Prototyp: Spule für einen künftigen Generator an einem mit Flüssigstickstoff gefüllten Kühlbecken (Foto: Siemens)

Siemens und das Institut für Technische Physik am Karlsruhe Institute of Technology (KIT) haben ein gemeinsames Projekt zur Reduzierung von CO2-Emissionen bei der Stromerzeugung gestartet. Dabei geht es um den gezielten Einsatz von Hochtemperatur-Supraleitern bzw. von supraleitenden Generatoren in Großkraftwerken. Ziel ist es, einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen – das Projekt, das auf der Hannover Messe vom 4. bis 8. April vorgestellt wird, wird auch vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

Supraleiter sind Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur keinen elektrischen Widerstand mehr zeigen. Bei Hochtemperatur-Supraleitern (HTS) liegt diese sogenannte Sprungtemperatur relativ hoch, sodass sie sich kostengünstiger kühlen lassen. Sie ermöglichen neuartige Komponenten in der Energietechnik.

Die zentrale Siemens-Forschung Corporate Technology hat in den vergangenen Jahren verschiedene elektrische Maschinen mit HTS gebaut und getestet, zuletzt einen Hochdrehmoment-Motor für 4000 Kilowatt bei 120 Umdrehungen pro Minute. Dabei ergab sich, dass sich mit der HTS-Technologie die Verluste der Maschine um die Hälfte reduzieren lassen. Der Wirkungsgrad erhöht sich dementsprechend.

Nun soll der Vorteil des besseren Wirkungsgrads auch den größten Elektromaschinen zugutekommen: den Kraftwerksgeneratoren mit Leistungen ab 150 Megawatt bis hinauf zu 900 Megawatt. Ein Effizienzgewinn von 0,5 Prozent würde die CO2-Emissionen bereits erheblich reduzieren und einen deutlichen Gewinn für die Umwelt bedeuten.

Im Projekt sollen große technische Herausforderungen gemeistert werden: So müssen die HTS-Drähte zuverlässig auf einer Betriebstemperatur von Minus 240 Grad gehalten werden. Die Generatoren sind hoher Beschleunigung ausgesetzt und müssen dennoch höchsten Anforderungen an ihre Zuverlässigkeit genügen.

Das KIT und Siemens kooperieren in diesem Projekt auf der Grundlage ihres bestehenden Rahmenvertrags für Entwicklungen in der Energietechnik. Das Projekt wird vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut. Auf der Hannover Messe vom 4. bis 8. April stellen die Partner das Projekt am Gemeinschaftsstand „SuperConductingCity“ in der Halle 13, Stand D 60, vor.

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