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.

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 und einer Schutzschicht

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.

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.

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 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.

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.

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.