Quelle: KIT
Erschienen in: Energy 2.0 Februar 2012, S. 12
Atakt  |  

Supra-Strombegrenzer sichert Stromversorgung im Kraftwerk

Im Vattenfall-Kraftwerk in Boxberg wurde erstmals ein supraleitender Strombegrenzer auf Basis von YBCO-Bandleitern installiert. Er schützt das für 12000 Volt und 800 Ampere ausgelegte Eigenbedarfs-Stromnetz vor Schäden in Folge von Kurzschlüssen und Spannungsspitzen. Die am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mitentwickelte und von Nexans SuperConductors gefertigte neue Technik steigert die Eigensicherheit des Netzes und kann helfen, Investitionskosten in Anlagen zu sparen.

"Hochtemperatur-Supraleiter galten lange Zeit als schwer handhabbar, zu spröde und insbesondere zu teuer für allgemeine industrielle Anwendungen", erklärt Projektleiter Wilfried Goldacker vom KIT. "Mit der zweiten Generation von Hochtemperatur-Supraleiter-Drähten auf Basis der Keramik YBCO (Yttrium-Barium-Kupfer-Sauerstoff) hat man ein wesentlich robusteres Material mit verbesserten Eigenschaften zur Verfügung."

Supraleitende Strombegrenzer funktionieren reversiebel: Bei Stromspitzen, etwa nach Kurzschlüssen im Netz, werden keine Bauteile zerstört, sondern der Begrenzer kehrt schon nach wenigen Sekunden selbständig in den normalen Betriebszustand zurück. Ein Netzausfall ist somit wesentlich kürzer als bei konventionellen Strombegrenzern und es müssen keine konstruktionsbedingt zerstörten Bauteile zeit- und kostenintensiv ausgetauscht werden

"Für die Stabilität von Mittel- und Hochspannungsnetzen bieten supraleitende Strombegrenzer eine Reihe von Vorteilen", erklärt Mathias Noe, Leiter des Institutes für Technische Physik am KIT. Mit verlässlichen, kompakten Strombegrenzern können Stromnetze stabiler mit vereinfachter Struktur betreiben werden. Da sie vor Stromspitzen schützen, lassen sich dezentrale Energieerzeuger wie Wind- und Solaranlagen einfacher in Netze integrieren. Teure Komponenten im bestehenden Stromnetz werden effektiv geschützt, Bauteile in zukünftigen Netzen können für geringere Spitzenströme ausgelegt werden und Transformatoren werden vielerorts überflüssig. Das spart Investitionskosten bei Kraftwerken und Netzen. Zudem kann das Prinzip zukünftig auch auf Hochspannungsnetze über 100 Kilovolt ausgedehnt und diese so besser vor Stromausfällen geschützt werden.

YBCO wird als rund ein Mikrometer dicke Kristallschicht direkt auf ein einige Millimeter breites Edelstahlband wachsen gelassen. Das verleiht der Keramik die notwendige Stabilität. Bei Temperaturen unter 90 Grad Kelvin oder minus 183 Grad Celsius wird das Material supraleitend. Beim supraleitenden Strombegrenzer bricht dieser Zustand allerdings schlagartig zusammen, wenn die Stromstärke im Leiter die Auslegungsgrenzen übersteigt. Bei Stromspitzen im Netz verliert der Supraleiter seine Leitfähigkeit innerhalb von Sekundenbruchteilen und der Strom kann nur noch über das Edelstahlband mit deutlich höherem Widerstand fließen. Anfallende Wärme wird über das Kühlsystem des Supraleiters abgeführt. Einige Sekunden nach dem Kurzschluss ist der Normalbetrieb im supraleitenden Zustand wieder hergestellt. YBCO-Supraleiterschichten auf Edelstahlbändern sind stabiler und betriebsfreundlicher als die Supraleiter der ersten Generation aus BSCCO-Keramiken und ihre Herstellung wird voraussichtlich günstiger sein, da sie keine Edelmetalle wie Silber benötigt.

Der supraleitende Strombegrenzer wurde innerhalb des Projektes ENSYSTROB in den letzten zwei Jahren gemeinsam vom KIT, Nexans SuperConductors, der TU Dortmund und der BTU Cottbus entwickelt. Der Anwender, bei dem auch der Feldtest durchgeführt wird, ist der Stromversorger Vattenfall. Das Bundesministerium für Wirtschaft förderte das Projekt mit rund 1,3 Million Euro. Die Ergebnisse des Projektes sind von weitreichender Bedeutung, da die Funktionalität der Strombegrenzung künftig auch in andere supraleitende Anwendungen wie Transformatoren und Energiekabel integriert werden kann.

• more@click-Code: E2021234

Kontaktdaten

Nexans Deutschland GmbH
Kabelkamp 20
30179 Hannover
Deutschland
T 0511 676-1
F 0511 676-2480
E-Mail schreiben
zur Website
GO TOP

Businessprofile