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Pressemitteilung BoxID: 103268 (Nexans Deutschland GmbH)
  • Nexans Deutschland GmbH
  • Kabelkamp 20
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Supraleitung steigert Effizienz bei Energieübertragung und -speicherung

(PresseBox) (Mönchengladbach, ) Nexans präsentiert zur Hannover Messe einen Schwungmassenspeicher und ein 10-kV-Kabel auf Basis moderner Hochtemperatur-Supraleiter

Nexans zeigt anlässlich der Hannover Messe (16. bis 20. April; Halle 2, Stand D26) zwei Exponate aus dem Bereich Supraleitung: Die Nexans SuperConductors GmbH, Hürth, stellt einen Schwungmassenspeicher vor, dessen supraleitende Lagerung berührungslos arbeitet und so hohe Drehzahlen ermöglicht. Bei gleichen Abmessungen gestatten höhere Drehzahlen eine größere Energiedichte sowie ein spontaneres Reagieren auf wechselnde Leistungsanforderungen. Das zweite Exponat kommt von der Nexans Deutschland Industries GmbH & Co. KG aus Hannover. Es handelt sich um einen Teil eines supraleitenden Mittelspannungskabels inklusive Endverschluss. Das Kabel transportiert den Strom in einer Schicht aus supraleitendem YBCO-Band, das um einen Kupferkern gewickelt wird. Hier erlaubt der Einsatz des Supraleiters eine deutlich höhere Stromdichte als bei vergleichbaren Kupferkabeln. In beiden Anwendungen werden so genannte Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) verwendet, die eine Arbeitstemperatur von unter -180 °C benötigen. Sie lässt sich durch Kältemaschinen oder – wie beim Kabel – durch flüssigen Stickstoff sicherstellen. Bei dem Kabelprojekt bringen auch Nexans-Experten aus Norwegen und Frankreich ihr Wissen in Sachen Kälte- und Hochspannungstechnik ein.

Supraleitende Lager ermöglichen leistungsfähigere Schwungmassenspeicher

Schwungmassenspeicher wandeln elektrische Energie zum „Zwischenlagern“ in Rotationsenergie um. Die speicherbare Energiemenge hängt im Wesentlichen von der Masse des Schwungrings sowie seiner Drehzahl ab. Letztere lässt sich dank Hochtemperatur-Supraleitern steigern, denn sie gestatten den Bau berührungsloser, eigensicherer Lager. Außerdem reduzieren diese Lager die Stand-by-Verluste bis auf ein Zehntel der Verluste von konventionellen Schwungmassenspeichern.

In einem Schwungmassenspeicher, der im Rahmen des Projektes „Dynastore“ gemeinsam mit Industrie- und Forschungspartnern entwickelt wurde (gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie), hat Nexans ein solches Supraleiter-Lager umgesetzt. Dank seiner Hilfe kann das hier verbaute Schwungrad aus Carbonfaser-verstärktem Kunststoff mit 10.000 U/min rotieren und bis zu zwölf Kilowattstunden Energie speichern. Bei Bedarf stehen innerhalb von nur 20 Millisekunden bis zu zwei Megawatt elektrische Leistung für maximal 20 Sekunden bereit und können in ein Mittelspannungsnetz eingespeist werden.

Einsatzmöglichkeiten für Schwungmassenspeicher sind die Frequenzstabilisierung im öffentlichen elektrischen Netz, Premium-Power-Anwendungen in Industriebetrieben oder die Kompensation von Bedarfsspitzen beim Anfahren von Straßen- oder S-Bahnen.

Höhere Stromdichten auf Mittelspannungsebene mit Supraleiter-Kabeln

Ein verlustarmes Mittelspannungs-Supraleiter-Energiekabel hat Nexans zusammen mit europäischen Industrie- und Forschungspartnern entwickelt. Es demonstriert die Eigenschaften von Kabeln, die auf der zweiten Generation von HTS-Tapes basieren. Diese ermöglichen eine deutlich kostengünstigere Produktion als ihre Vorgänger. Dank der wesentlich höheren Stromdichte, die Hochtemperatur-Supraleiter im Vergleich zu normalen elektrischen Leitern gestatten, können bei diesem Kabel 1.000 Ampere bei 10 Kilovolt transportiert werden. Das Kabel widersteht auch Kurzschlussströmen bis zum 40fachen Nennstrom problemlos maximal eine Sekunde lang.

Damit der Supraleiter – um einen als Träger und Wärmespeicher dienenden Kupferkern gewickelte YBCO-Tapes – seine Betriebstemperatur erreicht, wird das System mit flüssigem Stickstoff auf -196 °C gekühlt. Konzentrische Wellrohre schirmen die Kälte gegenüber der Umgebung ab. Für eine optimale Isolierung sorgen eine aluminiumbedampfte Kunststofffolie und Vlies zwischen den Wellrohren sowie das Evakuieren des Zwischenraums. Im Unterschied zu konventionellen Kabeln verhält sich das Supraleiterkabel bezüglich der elektromagnetischen Abstrahlung neutral: Der koaxiale Aufbau mit dem supraleitenden Schirm bewirkt, dass keine Magnetfelder nach außen dringen.

Zur elektrischen und thermischen Anbindung des Kabels sind Endverschlüsse erforderlich. Sie dienen der Feldsteuerung und fangen den Temperatursprung zwischen Umgebung und dem flüssigen Stickstoff auf. Solch ein Endverschluss und ein Kabelstück werden auf der Hannover Messe gezeigt. Das System wurde im Rahmen des EU-Projekts SUPER3C entwickelt und soll nun seine Eigenschaften an einem einphasigen, 30 Meter langen Prototyp beweisen.

Supraleitende Kabelsysteme sind eine gute Alternative zu konventionellen Lösungen oder Freileitungen, wenn hohe Ströme übertragen werden sollen und wenig Platz zur Verfügung steht – zum Beispiel in den Mittelspannungsnetzen städtischer Zentren..

Nexans Deutschland GmbH

Mit Energie als Grundlage seiner Entwicklung bietet Nexans, der weltweit führende Kabelhersteller, eine umfangreiche Palette an Kabeln und Kabellösungen. Der Konzern ist ein Global Player in den Märkten Infrastruktur, Industrie, Bauwesen und lokale Datenübertragungsnetze. Nexans ist auf unterschiedliche Marktsegmente ausgerichtet, die von Energie, Transport und Telekommunikation über Schiffbau, Öl und Gas, Kernkraft, Automotive und Elektronik bis hin zu Luft- und Raumfahrt, Handling und Automatisierung reichen. Mit Herstellungsbetrieben in über 30 Ländern und Büros und Vertretungen weltweit beschäftigt Nexans insgesamt 22.000 Mitarbeiter und hat 2007 einen Umsatz von 7,4 Mrd. Euro erwirtschaftet. Nexans ist ein an der Pariser Börse notiertes Unternehmen.
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