Die neu belebte Diskussion um die Energieeffizienz rückt plötzlich wieder Techniken ins Rampenlicht der Öffentlichkeit, die fast schon dem Vergessen anheim gefallen schienen. Wie wäre es beispielsweise, die Energieerzeugung in Wasserkraftwerken um 30 Prozent effizienter zumachen? Oder die Leistungsfähigkeit von Generatoren in Windkraftanlagen deutlich zu erhöhen – ohne das Gewicht und die Größe gegenüber heutigen Generatoren zu steigern? Wie ließen sich Smart Grids mit unterschiedlichen Energieerzeugern besser optimieren und besser schützen, wie könnte man sich überdimensionierte Transformatoren sparen? Und wie könnte man hohe Ströme praktisch verlustfrei übertragen? Spätestens bei der letzten Frage dürften Sie das Rätsel gelöst haben: Supraleitung.
Die Supraleitung hatte vor 100 Jahren Heike Kamerlingh Onnes entdeckt – und das, so mögen jetzt einige einwenden, sagt ja schon einiges. Denn den Durchbruch hat die Technik noch nicht geschafft – auch nicht nachdem vor 25 Jahren die Hochtemperatur-Supraleitung entdeckt wurde. Der Euphorie-Schub von damals hat sich kaum in realen Anwendungen nieder geschlagen.
Doch die Entwickler haben die Freude an der Technik nicht verloren. Mit den Bandleitern der zweiten Generation könnte die Supraleiter nun endlich vor dem schon öfter prognostizierten Durchbruch stehen – die Forderung nach Energieeffizienz kommt da gerade recht.
Was meinen Sie? Glauben Sie, dass die Supraleitung kurz davor steht, in die Stromverteilung als Kabel und Fehlerstrombegrenzer oder in die Wicklungen von Generatoren, Motoren und Transformatoren Einzug zu halten?
Oder werden die aufwändige Kühlung und die hohen Produktionskosten auch künftig einer kommerziellen Nutzung auf breiter Front entgegenstehen?
Hallo,
wie auch immer die Technik vorangeschritten ist, letztendlich geht es immer um die Wirtschaftlichkeit. Wenn der Aufwand für die Produktion und die Kühlung durch die Effizienzsteigerung kompensiert bzw. entsprechend für den Erstanschub subventioniert wird, dann wird auch eine schnelle Umsetzung stattfinden. Oder wie die amerikanischen Kollegen sich bei einer Smart Grid Konferenz äußerten, „The German Engineers like to talk about technique but at the end all comes down to the money”.
MfG F.G.
Das Geld spielt allerdings immer im jeweiligen Rahmen eine Rolle. D.h. wie sehen die Investitionskanäle aus? Wenn eben neue Techniken zur Verfügung stehen oder ältere teuerer werden, kann sich das Bild ändern. Diese Weichen zu stellen, ist meistens eine Frage der Politik und auch der Forschung. Wenn man nur fragen würde: rechnet sich das kurzfristige, hätten wir heute viele Dinge nicht.
Gruß
Chris
Lehrreicher Beitrag. Interessant, wenn man sowas auch mal aus einem anderen Blickwinkel ansehen kann.
Die Supraleitung ist eine faszinierende Technologie ähnlich die des Wasserstoffs. Auch hier ist das Problem die erforderliche Abkühlung, die sehr aufwändig und damit auch entsprechend energieverbrauchend ist.
Wenn es gelingt Supraleitung ohne Kühlung zu ermöglichen, dann wäre dies eine wirkliche Sensation. Bis jetzt gibt es laut meiner Information sogenannte “Hochtemperatursupraleiter” aus keramischen Material, die leider auch brüchig sind.
Vielversprechender sind wohl geothermische Kraftwerke (Tiefenbohrungen vorzugsweise in Regionen mit Thermalquellen), die mit in rund 5km Tiefe erzeugten Wasserdampf mit Temperaturen von 200 Grad Celsius eine verlässliche Energieversorgung ermöglichen.
Dieser Technologie gehört viel mehr Aufmerksamkeit und finazielle Mittel geschenkt, denn nur mit Windkraftanlagen und Solarpanelen wird man keine solide Energieversorgung gewährleisten können. Investitionen in diesem Bereich der Energiegewinnung sind weitaus erfolgversprechender.
Supraleitung hat seine Berechtigung bei gewissen Anwendungen, wo die Kühlung ein vertretbars Ausmass ausmacht – z.B. bei Transformatoren, Generatoren und Motoren.
Bei den Leitungen ist das auf absehbare Zeit Zukunftsmusik, denn da steht der Kühlingsaufwand in keinem Verhältnis zum Nutzen.
Solange es keine Supraleitung bei Zimmertemperatur gibt, wird das wohl auch so bleiben.
Das zweite Problem bei Leitungen ist, dass die keramischen Materialien spörde sind und kaum mechanischen Belastungen standhalten. Bei Freileitungen, die Temperaturschwankungen, Wind, Blitzschlag und dergleichen ausgesetzt sind, ein nicht zu vernachlässigender Faktor.
Wieso liest man zum Thema nichts mehr über Kohlenstoffnanoröhren oder Graphen, Technologien, die doch auch bei normalen Umgebungstemperaturen supraleitähnliche Eigenschaften und eine tausendmal höhere Stromtragfähigkeit im Vergleich zu Kupfer ermöglichen sollten, um die Effizienz der Stromübertragung um Grössenordnungen zu verbessern und zwar ohne aufwändige und anfällige Cyrotechnik und entsprechenden Energiezoll?
ich bin davon fest überzeugt, dass supraleiter schon bald standard werden. das problem mit der spörigkeit der keramik ist bereits überholt. bei hts-leitern der 2. generation werden drähte durch aufdampungen hergestellt, nicht durch verpressungen. zudem hat die neue technologie den vorteil, dass kein silber mehr gebraicht wird, was die herstellung sehr teuer machte. die firma superconducter technologies (STI)hat im märz 3 je 1 m lange prototyp kabel präsentiert, die von general electrics und einem – ungenannten weiteren großunternehmen – getestet und als geeignet eingestuft werden. ende des jahres soll ein 50-meter kabel prodziert werden und dann ein 1km-kabel. es werden gerade 2 clean rooms gebaut. ich denke, wir stehen kurz vor einer radikalen technologiewende. sicher wird es eine weile dauern bis genügend hts-kabel zur verfügung stehen. aber sobald die massenproduktion einsetzt, werden die preise weiter sinken und es werden weitere kapazitäten geschaffen. langfristig wird es zur versogung europas mit solar-energie aus der sahara kommen, was ja bereits in vorplanung ist (vergl. das projekt desertec. mittelfristig werden hts-kabel in deutschland wohl insbesondere zur versorgung mit windenergie beitragen. weiterer großer vorteil gegenüber den bisherigen kabeln ist auch die tatsache, das man keine schneisen in die landschaft schlagen muss. da riesige strommengen über nur ein kabel quasi unbegrenzt übertragen werden können, könnte ein solches kabel einfach in bestehende infrastrukturen wie bahngleise oder straßen integriert werden. auf lange sicht könnte das kabel letztlich die lösung (fast) aller energieprobleme darstellen. das ist keine utopie, sondern bereits in den anfängen realität. es gibt studien, wonach im jahr 2018 auf diesem neuen markt bereits mehrere milliarden dollar umgesetzt werden.
STI startet demnächst die massenproduktion von supraleitenden bändern für kabel u.a. in austin/texas mit einer neuen techologie, die die produktion zu 10% der kosten der konkurrenz ermöglicht und gleichzeitig bessere qualität liefern soll.
http://www.statesman.com/business/technology/vacant-clean-rooms-find-new-life-in-superconducting-2039934.html
http://www.suptech.com/conductus_about.php
Den Löwenanteil der Fernleitungskosten dürfte doch eher beim Aufwand für die Cyrostaten liegen und weniger beim Supraleitermaterial selbst. Seit 1911 gibt es Supraleiter, die mit flüssigem Helium auf 1,7°K gekühlt werden mussten, während die sogenanten HTS-Leiter der 2. Generation “nur” auf 90°K mit flüssigem Stickstoff runtergekühlt werden müssen – das sind immer noch -183°C. Graphen braucht keinerlei Kühlung, um praktisch annähernd supraleitend zu sein. Hier dürften sich Investitionen in eine Massenfertigung doch wohl am ehesten lohnen.
Ich gehe nicht davon aus, dass die Supraleitung tatsächlich wirtschaftlich für die Energieübetragung genutzt werden wird.
Das Einsatzgebiet von Supraleitung wird weiterhin das Erzeugen großer Stromstärken, um beispielsweise Magnetfelder zu erzeugen, sein.
Stimmt – da will die Krakenlobby nur wieder Staatsknete oder “Kohlepfennige” abgreifen und verschleudern, statt nachhaltigere und weniger riskante Projekte zu forcieren wie etwa Graphen-Stromtrassen – so wie seinerzeit bei Kerntechnik statt Photovoltaik oder bei Kupferverkabelung statt überfälliger Glasfasernetze – alles was damals bereits absehbar mit kaum gut zu machenden Flurschäden und Kostengräbern jetzt auf dem Schrotthaufen des Fortschritts landet, obwohl die nachhaltigeren Alternativen schon während der Projektierung greifbar waren. Wo könnten wir heute stehen mit den Resourcen und dem Engagement von gestern, wenn die damaligen Politiker nicht von eigennützigen Beratern eingewickelt worden wären?
ich muss euch beiden leider widersprechen:
zum thema graphen: an einen einsatz von graphen zur stromübertragung ist noch lange nicht zu denken. nicht jedes supraleitende material lässt sich ohne weiteres gleich zur industriellen fertigung verwenden. bei den bekannten hochtemperatur-supraleitern hat es jahre gedauert, um verfahren zu entwickeln, diese auch in der praxis einsetzen zu können. bislang ist die herstellung noch immer hochkompliziert und teuer. derzeit kostet 1 kA/m hts-draht ca. 500 US $. für ein 1m-kabel braucht man ca. 100 m draht. die kosten für die kühlung fallen dagegen nicht so sehr ins gewicht.
zwischenzeitlich ist die firma STI mit ihrem neuen hts-draht “CONDUCTUS” kurz vor beginn der produktion:
http://www.suptech.com/pdf_presentations/2012invpresentation.pdf
sie werden den draht zu 100 $/kA m verkaufen. damit sind supraleiter-stromkabel auch wirtschaftlich interessant (abgesehen von der platzersparnis bei der verlegung, vor allem in ballungsgebieten).
es gibt bereits auch (mindestens) zwei große kabelhersteller, die ihr interesse angemeldet haben: zum einen SOUTHWIRE, zum anderen GENERAL CABLE (die SIEMENS beliefern).
http://phx.corporate-ir.net/phoenix.zhtml?c=70847&p=irol-newsArticle&ID=1648522&highlight=
bereits im nächsten jahrsquartal will STI 100m-drähte produziern. ich gehe davon aus, dass damit GENERAL CABLE’S roebel-kabel bebaut werden. denn laut einer presse-mitteilung soll bereits am jahresende ein demo-kabel fertig sein:
http://phx.corporate-ir.net/phoenix.zhtml?c=70847&p=irol-newsArticle&ID=1650239&highlight=
allerding wird in der presse.mitteilung nur von einem “leading HTS power transmission cable provider” gesprochen.
schließlich soll auch in deutschland im Essen ein pilotprojekt (Ampa-City) gestartet werden, um die machbarkeit der hts-technologie bei der stromübertragung
zu demonstrieren. dort kommt – aud kostengründen – ein japanischer draht 1. generation zum einsatz (ich denke von FURUKAWA).
übrigens gibt es auf der hannover-messe eine spezielle ausstellung zu diesem thema, bei dem u.a. auch STI ihr neues verfahren präsentieren werden.