Häufig gestellte Fragen

Was ist eigentlich Supraleitung?

Supraleiter verlieren unterhalb einer bestimmten Temperatur, der sogenannten Sprungtemperatur, schlagartig ihren elektrischen Widerstand. Dieses Phänomen entdeckte der Physiker Heike Kamerlingh Onnes 1911 während seiner Forschungen zur Verflüssigung von Helium zuerst bei Quecksilber. Auch andere Metalle und metallische Verbindungen entwickeln bei sehr tiefen Temperaturen supraleitende Eigenschaften.

Die Sprungtemperatur von metallischen Supraleitern lassen sich nur durch eine aufwändige Kühlung mit flüssigem Helium erreichen. Der Einsatz der Technologie beschränkt sich deshalb auf Forschung und der Medizin. 1986 entdeckten Alexander Müller und Georg Bednorz Materialien, die bei weniger tiefen Temperaturen ihren elektrischen Widerstand verlieren. Diese sogenannten Hochtemperatursupraleiter können kostengünstig mit flüssigem Stickstoff auf Betriebstemperatur gebracht werden. Diese Entdeckung öffnete die Möglichkeit, Supraleiter auch industriell zu nutzen.

 

Woraus bestehen moderne Supraleiter?

Moderne Supraleiter, die bereits bei Temperaturen um -200°C ihren elektrischen Widerstand verlieren, sind spröde keramische Materialien. Um daraus flexible Drähte herzustellen, mussten spezielle Verfahren entwickelt werden. Mittlerweile werden Bänder mit supraleitender Beschichtung industriell hergestellt. Die Schichtarchitektur dieser Bandleiter besteht aus

  • einem dünnem Metallband als Träger
  • einer oder mehreren Pufferschichten
  • der Supraleiterschicht
  • einer Schutzschicht

 

Was leisten moderne Supraleiter?

Supraleiter haben im Betriebszustand keinen elektrischen Widerstand und leiten Strom deshalb praktisch ohne Verluste. Sie übertragen außerdem wesentlich mehr Strom, als konventionelle Leiter gleichen Querschnitts. Diese Eigenschaften ermöglicht die Konstruktion hocheffizienter, kompakter und leichter Stromschienen, Motoren, Generatoren etc. Supraleiter leisten damit einen Beitrag zur Energie- und Ressourceneffizienz.

Verbraucht die Kühlung der Supraleiter nicht mehr Energie als ihre Nutzung einspart?
Medizin und Forschung setzen für bestimmte Zwecke Tieftemperatursupraleiter ein, deren Kühlung energieintensiv ist. Moderne Hochtemperatursupraleiter lassen sich dagegen sehr energieeffizient kühlen. Der Stromverbrauch der Kälteversorgung ist um ein Vielfaches geringer als die elektrischen Verluste, die durch den Einsatz des Supraleiters vermieden werden. Der Kühlenergieaufwand ist in allen Angaben zum Energieverbrauch supraleitender Systeme bereits berücksichtigt. Dass auch konventionelle energietechnische Anlagen in vielen Fällen leistungsstarke Kühlungen benötigen, wird dagegen oft übersehen.

Was unterscheidet moderne Supraleiter von den Supraleitern vor 10 Jahren?

Die erste Drahtgeneration der Hochtemperatursupraleiter (1G) wurde in einem Powder-in-tube-Verfahren aus dünnen Silberröhren gewalzt, die mit supraleitendem Material gefüllt waren. Der Einsatz von Silber machte diesen Draht sehr teuer. Es war zudem aufwändig eine durchgehend hohe Drahtqualität sicherzustellen.
Die neue Drahtgeneration (2G) wird mittels kontinuierlicher (chemischer oder physikalischer) Beschichtungsverfahren produziert. Diese Technologien gewährleisten die eine gleichbleibende hohe Stromtragfähigkeit des Materials. Auch die Verarbeitungseigenschaften des Drahts wurden wesentlich verbessert. Skaleneffekte in der industriellen Produktion werden die Preise für moderne Supraleiterdrähte in Zukunft weiter senken.

Was ist ein supraleitendes Stromschienensystem?

Ein supraleitendes Stromschienensystem überträgt Gleichströme im zwei- bis dreistelligen Kiloampere-Bereich, ohne dass durch Leitungswiderstände elektrische Verluste und Wärme entstehen. Das System besteht aus einem Supraleiterbündel, das in einem Kryostaten thermisch gekapselt ist. Zum System gehören außerdem Stromzuführungen, die den Supraleiter mit dem normalleitenden Netz verbinden und die Kälteversorgung. Im Supraleiter selbst kann ohne elektrischen Widerstand bei der Stromübertragung keine Wärme entstehen. Kälteverluste begrenzt der Kryostat mittels Vakuum und Superisolierung auf ein Minimum. Der Großteil des Kühlaufwands wird durch den Übergang vom warmen konventionellen Leiter auf den bei -200°C betriebenen Supraleiter verursacht. Als Kältemedium dient flüssiger Stickstoff.

Welche Vorteile haben supraleitende Stromschienen?

Supraleitende Stromschienensysteme sind bis zu 90% kleiner und entsprechend leichter als konventionelle Stromschienen aus Kupfer oder Aluminium. Dies vermindert nicht nur den Raumbedarf, sondern auch den Bauaufwand für die Installation der Anlage. Außerdem emittieren sie keine Wärme und haben praktisch keine externen Magnetfelder. Der Aufwand für Sicherheitsmaßnahmen verringert sich signifikant. Der Wegfall der Widerstandsverluste beim Stromtransport spart zudem in erheblichem Umfang Energiekosten ein.

Wann und warum wurde die Vision Electric Super Conductors GmbH gegründet?

Die Vision Electric Super Conductors GmbH (VESC) wurde 2014 gegründet. Ihre Gründer sind davon überzeugt, dass die Supraleitertechnologie vor dem Hintergrund des weltweit steigenden Energiebedarfs einen wichtigen Beitrag zur Effizienzsteigerung leisten kann. Supraleiter übertragen hohe Strommengen praktisch ohne Verluste. Die Technologie bietet insbesondere für die Gleichstromübertragung wichtige Vorteile.

Wie kann ich mit VESC in Kontakt treten?

Die Vision Electric Super Conductors GmbH hat ihren Sitz in Kaiserslautern. Sie erreichen VESC telefonisch unter 0631 – 205 75 10 70 oder per Mail unter info@vesc-superbar.de. Unsere Adresse lautet:
Trippstadter Str. 122 (DFKI-Gebäude)
67663 Kaiserslautern

Wann wurde die Firma ‚Vision Electric Super Conductors GmbH‘ gegründet?

Vision Electric Super Conductors GmbH (VESC) wurde von Menschen mit Visionen in 2014 gegründet, die in der Supraleitung einen Beitrag zur Bewältigung des weltweit steigenden Energiebedarfs sehen. Insbesondere wollen wir zur Beantwortung von gesellschaftlich relevanten Fragen zum Thema der elektrischen Energieeffizienz beitragen.