De Duitse energietransitie maakt een uitbreiding van het transportnet noodzakelijk. Karlsruhe Instituut voor Technologie (KIT), samen met netbeheerder TenneT, bestudeert nu het gebruik van supergeleidertechnologie als alternatief voor conventionele stroomkabels voor korte netsecties in het kader van het ENSURE Kopernikus-project. De hiervoor door KIT ontworpen supergeleiderkabels zijn efficiënt en krachtig. Na succesvolle testen, ze kunnen een compactere constructie van hoogspanningslijnen in het driefasennet mogelijk maken.

De lengte van het transportnet in Duitsland bedraagt ​​in totaal ongeveer 35, 000 km. Om ervoor te zorgen dat de opgewekte stroom uit hernieuwbare energiebronnen op de plaatsen komt waar het nodig is, het is de bedoeling om het raster met ongeveer 5 uit te breiden, 300 km in het parcours van de energiewende. In het kader van proefprojecten, Met name in de buurt van steden en dorpen zijn ondergrondse kabels gepland. Grote voordelen zijn te behalen als deze deels worden vervangen door supergeleidende kabelsystemen, . Dat blijkt uit een haalbaarheidsstudie die het KIT in samenwerking met netbeheerder TenneT heeft uitgevoerd in het kader van het Kopernikus-project ENSURE. De studie zal naar verwachting eind dit jaar zijn afgerond en zal ook ecologische en economische aspecten omvatten.

De haalbaarheidsstudie is gebaseerd op kabel- en koelconcepten die speciaal zijn ontworpen voor de spanning van 380 kilovolt (kV) van het Duitse transportnet. "Dit is een grote technische uitdaging, omdat supergeleidertechnologie nog nooit eerder is gebruikt op dit spanningsniveau, " zegt professor Mathias Noe van KIT's Institute for Technical Physics, die het ontwikkelingsproject coördineert. "Met onze nieuwe kabelconcepten hebben we nu aangetoond dat dit technisch haalbaar is." Het kabelsysteem is ontworpen voor een continu vermogen van 2, 300 megawatt (MW). Verliezen onder een hoge stroombelasting zijn aanzienlijk kleiner dan die van een vergelijkbare bovengrondse lijn of conventionele kabels met een koperen geleider. Supergeleidertechnologie kan ook voordelig zijn bij de constructie van transmissielijnen, legt Hanno Stagge uit, die het project bij TenneT leidt:"Voor een conventioneel kabelsysteem in het transportnet zijn twaalf driefasige stroomkabels nodig. Een supergeleidend kabelsysteem kan met zes kabels hetzelfde vermogen transporteren." Als resultaat, netbeheerders kunnen de breedte van een lijn aanzienlijk verkleinen. Een ander voordeel is dat de opstelling van de kabel de stroom in de elektrische afschermingslaag compenseert. Bijgevolg, er is geen magnetisch veld buiten de kabel en de kabel werkt zonder emissies. Maar het is nog een lange weg naar volwassenheid. "Na de studie de kabel, inclusief de benodigde koppelingshulzen en aansluitingen, zal eerst geproduceerd moeten worden. Vervolgens, het zal uitgebreid getest moeten worden samen met een koelsysteem, " zegt Hanno Stagge. Bovendien de doorlooptijd die nodig is om de kabel af te koelen moet worden aangepakt.

Supergeleiders zijn materialen, waarvan de elektrische weerstand tot nul daalt wanneer de temperatuur onder een bepaald punt daalt, de zogenaamde overgangstemperatuur. Als resultaat, deze materialen geleiden stroom met nauwelijks verliezen. De nieuwe supergeleiderkabelconcepten voor het transportnet zijn gebaseerd op zogenaamde hogetemperatuur-keramische supergeleiders. Terwijl conventionele supergeleiders bij lage temperaturen overgangstemperaturen hebben onder 23 kelvin, d.w.z. min 250°C, hoge temperatuur supergeleiders hebben vergelijkbaar hoge overgangstemperaturen. Met vloeibare stikstof, ze worden afgekoeld tot een bedrijfstemperatuur van ongeveer 77 kelvin, d.w.z. min 196°C, en kan tegen relatief lage kosten worden gebruikt, omdat er minder energie nodig is voor koeling.

De ervaring die het KIT opdeed in het kabelproject "AmpaCity" leert dat het gebruik van supergeleidertechnologie in energie-infrastructuur echt werkt. Met een lengte van meer dan een kilometer, de AmpaCity-kabel is de langste supergeleiderkabel voor hoge temperaturen ter wereld. Sinds 2014, het heeft een efficiënte en stabiele stroomvoorziening van ongeveer 10 gegarandeerd, 000 huishoudens in de stad Essen met een spanning van 11 kV.