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Perspektiven

Eine neue Generation von Hochtemperatur-Supraleitern steht in den Startlöchern, die der Technologie breite Anwendungsmöglichkeiten eröffnet. Während die erste Generation der HTS-Drähte zu 60% aus Silber besteht und damit entsprechend kostspielig ist, kommen die neuen HTS-Bandleiter nahezu ohne teure Rohstoffe aus. Verschiedene Herstellungsverfahren werden mit Unterstützung des BMWi verbessert bzw. weiterentwickelt und aus der Laborphase in Richtung industrielle Pilotproduktion geführt. Bisher sind die Produktionskapazitäten jedoch noch gering. Eine zwei Kilometer lange Pilotstrecke für ein Supraleiterkabel auf der Mittelspannungsebene, die der Energiekonzern RWE derzeit in Erwägung zieht, würde heute die gesamte Weltjahresproduktion an HTS-Bandleitern benötigen.

Fachleute schätzen den künftigen Bedarf an HTS-Draht je nach Marktdurchdringung der HTS-Komponenten zwischen 10.000 km pro Jahr in den nächsten Jahren bis auf 500.000 km in fünf bis zehn Jahren. Wenn die erwartete deutliche Kostendegression durch Massenfertigung erreicht wird, können Hochtemperatur-Supraleiter eine zunehmend wichtige Rolle bei Energieversorgung und Effizienztechnologien spielen. Sie ermöglicht beispielsweise verlustfreie Stromkabel, kompaktere Motoren und Generatoren mit höheren Wirkungsgraden sowie für die Industrie effiziente Wärmverfahren und reibungsfreie, supraleitende Lager.

Eine besondere Bedeutung wird der Technologie auch bei der Anpassung des Stromnetzes an die sich verändernde, zunehmend dezentralen Erzeugungsstrukturen zugemessen. Eine aktuelle Studie belegt signifikante Vorteile insbesondere in Ballungsräumen. Transformatoren und Kabel können kompakter und leichter werden, ihre geringere Impedanz erhöht die Netzstabilität und nicht zuletzt lassen sie sich aktiv Kurzschlussstrom begrenzend ausführen. Supraleitende Magnetenergiespeicher können Leistungsund Spannungsschwankungen im Netz kompensieren. Die hohe Stromtragfähigkeit ermöglicht neue Netztopologien, in denen einzelne Netzebenen entfallen können. In der Summe führt der Einsatz der verschiedenen HTS-Betriebsmittel zu einer deutlichen Energieeinsparung in städtischen Netzen – am Beispiel von Köln errechnet die Studie etwa 60.000 Tonnen vermiedenes CO2 jährlich durch geringere Netzverluste. Erste großtechnische Netzanwendungen stehen vor der Realisierung. In den USA ist z. B. geplant, zwei große und ein kleines Stromnetz über 5 GW supraleitende Hochspannungs- Gleichstromkabel zusammenzuschließen. Das „Tres Amigas“-Projekt soll die Integration von Erneuerbaren Energien in die Stromversorgung erleichtern und gleichzeitig die Netzstabilität in den USA verbessern.

Die Vielzahl der in dem Bereich forschenden Institutionen und kommerziellen Unternehmen in Deutschland ist europaweit einzigartig und lässt sich mit den führenden Technologienationen wie USA und Japan vergleichen. Deutschland hat damit gute Chancen, in der supraleitenden Energietechnik eine Führungsrolle einzunehmen, ähnlich wie dies mit vielen Umwelttechnologien und mit Erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne gelungen ist.

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