newsonline24

Dieses Vorhaben adressiert einen der drängendsten Engpässe der urbanen Energiewende: Wie kann die steigende Stromnachfrage in Städten dauerhaft und effizient gedeckt werden, ohne die Infrastruktur aufwändig zu erneuern? Dr. Carsten Räch von der Vision Electric Super Conductors GmbH und Prof. Christof Humpert von der TH Köln geben darüber Auskunft.

Hürden der Energiewende

Elektromobilität, Wärmepumpen, Digitalisierung und Klimatisierung: jene Verbraucher, die den Energiebedarf in Städten stetig wachsen lassen. Konventionelle Kabelsysteme kommen in Ballungsräumen an ihre räumlichen und technischen Grenzen. Eine Erweiterung des bestehenden Energienetzes in Städten ist durch Platzmangel und fehlende Akzeptanz in der Bevölkerung kaum mehr möglich, weil dies enorme Erdbauarbeiten und größere Störungen für die Bewohner bedeuten würde.

Ansatz von HighAmp

Um den steigenden Energiebedarf in Städten ohne aufwändige Bauarbeiten decken zu können, beschäftigt man sich bei dem Projekt HighAmp mit der Entwicklung eines 20 kV supraleitenden Kabels, welches in die Bestandsrohre einer städtischen Infrastruktur passen soll. Im Vergleich zu herkömmlichen Kupfer- oder Aluminiumkabel ist die Übertragungskapazität von supraleitenden Kabeln um ein Vielfaches höher. Dabei kommt mehr Leistung beim Verbraucher an, was supraleitende Kabel wesentlich effizienter macht als gewöhnliche Kabel. Das Design wird danach auf die 110 kV-Ebene skaliert, um die Vorteile auch im Hochspannungsnetz zu nutzen.

Technische Herausforderungen

Kompaktheit und Spannungsfestigkeit

Es wird ein sehr kompaktes Design angestrebt, sodass die HTSL-Kabel auch in sehr kleinen Rohrsystemen verlegt werden können, wie es zum Beispiel in Köln der Fall ist. Hierbei ist die Spannungsfestigkeit zu beachten. An der TH Köln wird diesbezüglich im Hochspannungslabor getestet, welcher Leiterabstand und Durchmesser benötigt wird, um eine gewisse Spannungsfestigkeit zu erreichen. Aber auch das Isoliermaterial und die notwendige Geometrie der Stützanordnung wird hier untersucht, um den hohen Anforderungen gerecht zu werden, so Herr Prof. Christof Humpert von der TH Köln.

Kühlung

Die supraleitenden Kabel werden durch entlang der Kabelstrecke installierte Kühlsysteme (Flüssigstickstoff) auf rund -200 °C gekühlt. Das System muss kompakt gestaltet, die Kühlleistung optimiert und die thermischen Verluste reduziert werden, damit weniger Kühlstationen auf der Gesamtkabellänge benötigt und die Kosten reduziert werden.

Endverschluss

Um den Übergang zwischen Supraleiter und konventionellem Leitermaterial zu realisieren, müssen die hochspannungs- und kältetechnischen Anforderung auf hohem Niveau designed werden. Hierzu zählen vor allem die Isolierung und die Verbindungstechnologie. Kältetechnisch handelt es sich um den Übergang der äußeren Umgebungstemperatur und den ca. -200 °C.

Bedeutung für die Energieeffizienz in Städten

Einfache Integration

Durch den Einsatz der dünneren HTSL-Kabel können diese in das bestehende Rohrsystem im Straßenuntergrund gezogen werden und benötigen dabei kaum Bauarbeiten.

Minimale Verluste

Aufgrund der Eigenschaften des Supraleiters ist im Vergleich zu Kupfer oder Aluminium ein nahezu verlustfreier Energietransport möglich, wodurch die Energieeffizienz wesentlich gesteigert wird.

Zukunftstauglich

Durch die angestrebte Skalierung auf höhere Spannungen (z. B. 110 kV) könnten auch Großstädte ihren Strombedarf mit vorhandener Infrastruktur decken und ihre CO₂-Bilanz verbessern.

Ausblick und Rolle des HighAmp-Projekts

Nach den Projekten AmpaCity (Essen) und SuperLink (München) könnte HighAmp mit dem 20 kV HTSL‑Kabel eine entscheidende Rolle in der Energieübertragung einnehmen. Weitere Forschung in den Bereichen kosteneffizientere Materialien, standardisierte Komponenten und optimale Betriebsmodelle ist unverzichtbar, um unsere Energieversorgung auf die nächsthöhere Stufe zu bringen.

Fazit

Mit dem supraleitenden Kabel im HighAmp-Format wird uns die Möglichkeit gegeben, die Energiewende in urbanen Räumen platzsparend, effizient und nahezu ohne Bauarbeiten zu ermöglichen. HighAmp könnte hierbei zu einer Schlüssellösung für die Energieversorgung der Stadt der Zukunft werden. Für die weitere Forschung und Förderung solcher Projekte sind aber auch andere Aspekte zu betrachten. Herr Dr. Carsten Räch von der Vision Electric Super Conductors GmbH bringt es auf den Punkt:

„Nach außen hin ist die Supraleitung bei der Bevölkerung noch ein bisschen Science-Fiction, weil es zu wenig Projekte gibt, mit denen man in Kontakt kommt. Man müsste mehr Aufklärungsarbeit betreiben, damit sie als normaler Technikzweig betrachtet werden kann.“

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie hier.