Konsortium entwickelt supraleitende Hochstromschienen

Supraleiter, die große Strommengen praktisch verlustfrei übertragen, sollen künftig für die Stromversorgung energieintensiver Industrieprozesse zur Verfügung stehen. Ein deutsches Konsortium entwickelt ein modulares supraleitendes Stromschienensystem für den kommerziellen Einsatz. An dem Projekt "SupraStromSchiene" (3S) sind die Vision Electric Super Conductors GmbH (VESC), Kaiserslautern, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Institut für Lüftungs- und Klimatechnik (ILK) in Dresden beteiligt. Vorgesehen ist der Bau einer industriekompatiblen Demonstrationsanlage für die Übertragung von Strömen bis 20kA über eine Distanz von 25 Metern. Der "3S-Demonstrator" wird ab Ende des Jahres bei der BASF in Ludwigshafen im Einsatz sein. Das Bundesministerium für Wirtschaft fördert das Vorhaben über den Projektträger Jülich (PtJ).

Hohe Ströme auf niedrigem Spannungsniveau sind für eine Vielzahl großtechnischer Prozesse unverzichtbar. Die Versorgung erfolgt in der Regel über Stromschienen, die Gleichströme zwischen 10 und 350 kA tragen. Konventionelle Systeme aus Kupfer oder Aluminium überbrücken hierbei Distanzen zwischen 20 Metern und einigen hundert Metern. Die althergebrachte Technologie verursacht jedoch hohe Widerstandsverluste und Wärmeemissionen. Hinzu kommen hoher Platzbedarf und aufwändige bauliche Maßnahmen für den Kurzschluss-, Arbeits- und Personenschutz. Diese Faktoren können den Bau konventioneller Hochstromschienen unter bestimmten Bedingungen stark verteuern.

Alternativlösung für anspruchsvolle Anlagenumfelder


Mit dem 3S-Demonstrator entwickeln die Projektpartner als Alternativlösung ein raumsparendes Modulsystem. Supraleitende Hochstromschienen werden aus standardisierten Komponenten aufgebaut und mit geringem baulichem Aufwand selbst in bestehende Anlagenumfelder integriert. Supraleiter bieten hierfür geeignete Voraussetzungen. Mit sehr geringen Leiterquerschnitten übertragen sie bei Betriebstemperaturen um -200°C hohe Gleichströme ohne elektrischen Widerstand. Hochstromschienen auf Supraleiterbasis können deshalb sehr kompakt ausgelegt werden. Sie verursachen weder Stromverluste noch Wärmeemissionen. Erforderlich sind eine thermische Entkopplung des Leiters von der Umgebung und geeignete Kühltechnik, sowie spezielle Stromzuführungen, über die der Strom in den Leiter ein- und wieder ausgespeist wird (Bild).

Erprobung unter Industriebedingungen

Da an die Verfügbarkeit von Hochstromversorgungen höchste Anforderungen gestellt werden, plant der Geschäftsführer des Projektinitiators Vision Electric Super Conductors, Dr. Wolfgang Reiser, die Erprobung einer Demonstrator-Anlage unter realen Betriebsbedingungen. Ziel des Entwicklungsprojekts ist die Installation 3S-SupraStrom-Schiene von 25 Meter Länge, die in der BASF Ludwigshafen eine operative Produktionsanlage mit Gleichströmen bis 20kA versorgt. Der Dauertest aller Komponenten einschließlich der kältetechnischen Peripherie erfolgt damit unter industriellen Lastzuständen.

Leistungsfähiges Entwicklungskonsortium

Auf der Grundlage weltweiter Erfahrung in der Hochstromtechnik übernimmt Vision Electric Super Conductors im Rahmen des 3S-Projekts neben der Gesamtleitung die technische Konzeption des Modulsystems, die Integration der einzelnen Subsysteme und Komponenten und die Anlageneinbindung vor Ort. Das Karlsruher Institut für Technologie entwickelt dabei grundlegende Lösungen für die hochstromtaugliche Supraleiterkomponente. Für die Entwicklung des Kältesystems stellt das Dresdner Institut für Lüftungs- und Kältetechnik umfassende kryotechnologische Expertise bereit. Der Beginn des Testbetriebs ist für Dezember 2017 vorgesehen.

Über Vision Electric Super Conductors: www.vesc-superbar.de 

Die 2013 gegründete Vision Electric Super Conductors GmbH (VESC), Kaiserslautern, entwickelt und produziert supraleitende Stromschienensysteme. VESC konzentriert sich auf Anwendungsprojekte, die im Hinblick auf Energieeffizienz, Raumökonomie, Bauaufwand und Personenschutz besondere Anforderungen an Stromschienensysteme stellen.

Über des Karlsruher Institut für Technologie: www.itep.kit.edu 

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) vereint als selbstständige Körperschaft des öffentlichen Rechts die Aufgaben einer Universität des Landes Baden-Württemberg und eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft. Seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation verbindet das KIT zu einer Mission. Mit rund 9.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 24.500 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.

Über das Institut für Lüftungs- und Kältetechnik, Dresden: www.ilkdresden.de 

Das ILK Dresden betreibt als gemeinnützige Forschungs-GmbH mit ca. 140 Mitarbeitern industrienahe Forschung, Entwicklung und Technologietransfer auf den Fachgebieten und Anwendungsbereichen der Luft und Kältetechnik. Dies umfasst auch weitere angewandte Technologien unter anderem in den Bereichen Kryotechnik, Kryophysik und Energietechnik.

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