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CERN, IASS: Erfolgreicher Test eines supraleitenden 20 kA-Kabels - geringe Fertigungskosten, keine Übertragungsmasten notwendig

25.03.14
Das Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) in Potsdam erforscht zusammen mit dem CERN (European Organization for Nuclear Research) die technologische Option von supraleitenden Übertragungssystemen als Alternative zu etablierten Stromleitungen. Mit dem erfolgreichen Test des Prototyps eines supraleitenden Kabels, welches in der Lage ist 20 Kiloampere (kA) Strom zu führen, konnte ein bisher weltweit einmaliger Meilenstein erreicht werden.
 
Das Suprakabel besteht aus dem extrem leitfähigen Material Magnesiumdiborid (MgB2) und ist außerdem besonders stark mit 60 Schichten isoliert.  Dennoch verfügt das Kabel über einen vergleichweise geringen Durchmesser bzw. Umfang der gesamten Kabelinstallation von nur etwa 30 Zentimeter inklusive Kühlmantel, bei vier GW Kapazität und 800 Kilometer Länge. Es ist weitaus kleiner als die meisten Erdgas-Pipelines, das bedeutet weniger Platzbedarf als bei Standard HGÜ-Kabeln (etwa 20 Meter für zehn GW in Zentraleuropa). Anders als Supraleiter geben Standard-Erdkabel Wärme an sie umgebende Böden ab, was diese negativ beeinflusst und ihre Übertragungskapazität senkt.

Supraleitende Kabel bieten generell alle Vorteile von Erdkabeln: Sie können unter Wasser und dicht besiedelten Gebieten verlegt werden, turmhohe Masten für Überlandleitungen werden überflüssig. Der öffentliche Widerstand gegen den Bau von neuen Hochspannungs-Stromtrassen im Rahmen der Energiewende ist zu einem wichtigen Faktor im Planungs- und Entscheidungsprozess für den Netzausbau geworden. Daher sind technologischen Alternativen von großer Bedeutung. Außerdem können bestehende Wegerechte zur Verlegung der supraleitenden Erdkabel genutzt werden.

Erste Kostenschätzungen zeigen, dass die Investitionskosten für die Konstruktion einer vier GW MgB2-basierten Übertragungsleitung um ein Vielfaches kleiner sein können als für Standard ±320 kV HGÜ-Kabel und wettbewerbsfähig mit den Standard-Hochspannungs-Gleichstrom-Überlandleitungen. Die vergleichsweise geringen Kosten erklären sich insbesondere durch die niedrigen Preise für das Leitmaterial Magnesiumdiborid pro Kiloampere und Meter, welche weit unter denen für Kupfer liegen sowie durch den einfachen Produktionsprozess. Einziger Kostentreiber könnte das Kühlsystem mit teurem Helium sein, mit dem das Suprakabel auf eine Temperatur von -234 Grad Celsius gehalten werden muss.


Die Supraleitung überträgt Strom verlustfrei über lange Strecken (Bild: CERN, IASS)

Zur Originalquelle (IASS, März 2014)