Materialforschung: Supraleitende Kabel transportieren Energie ohne Übertragungsverluste

Ein alter Forschertraum steht kurz vor seiner Verwirklichung. Wissenschaftlern der TU Braunschweig ist es gelungen, supraleitende Kabel zu entwickeln, die elektrische Energie ohne Übertragungsverluste transportieren.

Mit dem neuen Kabel werden diese Verluste bis zu 30 Prozent gesenkt. Für die Stromversorgung kann die Umsetzung dieser Forschungen enorme Folgen haben. „Wenn in Deutschland ein Prozent Energie gespart wird, kann ein Kraftwerk abgeschaltet werden“, sagt Professor Dr. Georg Wahl, Leiter des TU-Instituts für Oberflächentechnik und plasmatechnische Werkstoffentwicklung (IOPW). Er erwartet, dass die ersten dieser supraleitenden Testkabel in fünf Jahren verlegt werden. Bevorzugtes Anwendungsgebiet: Ballungszentren, in denen die vorhandenen Kabelkanäle für den wachsenden Energiebedarf zu eng werden.

Wahls Institut ist die einzige Forschungseinrichtung in Deutschland, die sich ausschließlich mit diesen speziellen Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen beschäftigt und hat bei der Entwicklung neuer supraleitender Kabel weltweit die Nase vorn. „Wir haben hier ein Verfahren erprobt, das wesentlich wirtschaftlicher ist als andere“, betont Dr. Oliver Stadel. Er hat im Rahmen seiner Doktorarbeit eine Pilotanlage gebaut, in der solche supraleitende Bänder hergestellt werden.

Bei der Forschung wird es nicht bleiben. Es sind Fördermittel beantragt worden, um die Ergebnisse zu nutzen. Innerhalb der nächsten drei Jahre ist eine Fertigung vorgesehen. Damit wird eine völlig neue energiesparende Technologie verfügbar sein, die auch die Technik von Transformatoren, von Motoren und Generatoren für Schiffsantriebe und Eisenbahnen revolutionieren wird.

Vorschusslorbeeren gab es bereits: Beim Promotion-Wettbewerb der Wolfsburg AG wurde das Vorhaben ausgezeichnet, der Naturschutzbund Deutschland verlieh zusätzlich einen Umweltpreis. Und noch etwas spricht für die erfolgreiche Arbeit des Instituts, das mit dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik räumlich zusammengelegt wird. Die Wissenschaftler werden zu mehr als 80 Prozent aus Drittmitteln finanziert, und das Institut arbeitet intensiv mit der Moskauer Elite-Universität Lomonossow zusammen.

Bei den vom Institut verwendeten CVD-Prozessen (Chemical Vapor Deposition) zur Beschichtung von Oberflächen entstehen dünne Schichten durch das Erhitzen und Verdampfen von Materialien, wobei der entstehende Dampf über erhitzte Oberflächen geleitet wird. Dieses Verfahren, das schon Mitte des 19. Jahrhunderts entdeckt wurde, wird seit etwa 30 Jahren in der Halbleitertechnik angewendet. Das unter Federführung Wahls entwickelte Kabel lässt sich dank vieler dünner Schichten biegen und somit besser verlegen, obwohl das Supraleitermaterial spröde ist. „Das lässt sich mit Glaswolle vergleichen“, erläutert Wahl. „Glaswolle ist wegen der vielen dünnen Stäbchen biegsam, eine Glasscheibe hingegen nicht.“

Eine weitere Einsatzmöglichkeit dieser CVD-Beschichtungstechnologie sind Wärmedämm- und Korrosionsschutzschichten für Turbinen, die Temperaturen von mehr als 1000° Celsius aushalten sollen. Damit kann deren Wirkungsgrad erhöht und gleichzeitig der Ausstoß des umweltbelastenden Kohlendioxids verringert werden. Die im Institut erarbeiteten Schichten sind bereits in der Testphase.

Ansprechpartner:

Prof. Georg Wahl
Tel. 0531 – 391-9401
Dr. Oliver Stadel
Tel. 0531 – 391-9424