Ny superlederteknologi til transmissionsnettet

Den tyske energiomstilling gør det nødvendigt at udvide transmissionsnettet. Karlsruhe Institute of Technology (KIT), sammen med netoperatøren TenneT, undersøger nu brugen af ​​superlederteknologi som et alternativ til konventionelle strømkabler til korte netafsnit inden for rammerne af ENSURE Kopernikus -projektet. Superlederkablerne designet af KIT til dette formål er effektive og kraftfulde. Efter vellykket test, de muligvis muliggør en mere kompakt konstruktion af kraftoverførselsledninger i trefaset nettet.

Længden af ​​transmissionsnettet i Tyskland udgør omkring 35, 000 km. For at sikre, at den strøm, der produceres fra vedvarende energikilder, kommer til de steder, hvor det er nødvendigt, det er planlagt at forlænge nettet med cirka 5, 300 km i løbet af energiewende. Inden for rammerne af pilotprojekter, underjordiske kabler er planlagt til at blive brugt i nærheden af ​​byer og landsbyer især. Store fordele kunne opnås, hvis de delvist ville blive erstattet af superledende kabelsystemer, . Dette er resultatet af en forundersøgelse foretaget af KIT i samarbejde med netoperatøren TenneT under Kopernikus -projektet ENSURE. Undersøgelsen planlægges afsluttet ved udgangen af ​​dette år og vil også dække økologiske og økonomiske aspekter.

Forundersøgelsen er baseret på kabel- og kølekoncepter specielt designet til spændingen på 380 kilovolt (kV) i det tyske transmissionsnet. "Dette er en stor teknisk udfordring, fordi superlederteknologi aldrig har været brugt før på dette spændingsniveau, "siger professor Mathias Noe fra KIT's Institute for Technical Physics, der koordinerer udviklingsprojektet. "Vi har nu demonstreret, at dette er teknisk muligt med vores nye kabelkoncepter." Kabelsystemet er designet til en kontinuerlig effekt på 2, 300 megawatt (MW). Tab under en høj strømbelastning er betydeligt mindre end for en sammenlignelig overjordisk ledning eller konventionelle kabler med en kobberleder. Superlederteknologi kan også være fordelagtig i konstruktion af transmissionsledninger, forklarer Hanno Stagge, der leder projektet hos TenneT:"Et konventionelt kabelsystem i transmissionsnettet kræver tolv trefasede strømkabler. Et superledende kabelsystem kan overføre den samme strøm med seks kabler." Som resultat, netoperatører kunne reducere bredden på en linje betydeligt. En anden fordel består i, at opsætningen af ​​kablet kompenserer strømmen i det elektriske afskærmningslag. Følgelig, der findes ikke noget magnetfelt uden for kablet, og kablet drives uden emissioner. Men det er stadig langt til modenhed. "Efter studiet, kablet, herunder de nødvendige koblingshylstre og afslutninger skal først produceres. Derefter, det skal testes grundigt sammen med et kølesystem, "Siger Hanno Stagge. Desuden den tid, der er nødvendig for at afkøle kablet, skal adresseres.

Superledere er materialer, hvis elektriske modstand falder til nul, når temperaturen falder under et bestemt punkt, den såkaldte overgangstemperatur. Som resultat, disse materialer leder strøm med næsten ingen tab. De nye superlederkabelkoncepter til transmissionsnettet er baseret på såkaldte høj temperatur keramiske superledere. Mens konventionelle lavtemperatur superledere har overgangstemperaturer under 23 kelvin, dvs. minus 250 ° C, Højtemperatur superledere har sammenligneligt høje overgangstemperaturer. Med flydende nitrogen, de afkøles til en driftstemperatur på omkring 77 kelvin, dvs. minus 196 ° C, og kan betjenes til forholdsvis lave omkostninger, fordi der er brug for mindre energi til køling.

Erfaringerne fra KIT i kabelprojektet "AmpaCity" viser, at brug af superlederteknologi i energiinfrastruktur virkelig virker. Med mere end en kilometers længde, AmpaCity-kablet er det længste højleder-superlederkabel i verden. Siden 2014 har det har garanteret effektiv og stabil strømforsyning på omkring 10, 000 husstande i byen Essen med en spænding på 11 kV.