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Supraleitend gut verbunden

Verbinder mit geringem Widerstand ermöglicht es, supraleitende Stromkabel platzsparend, schnell und effizient aneinanderzufügen.

Etwa 6 Zentimeter lange Abschnitte der zu verbindenden Supraleiterkabel liegen im Kupferkörper des Verbinders. Anschließend werden die Kabel eingelötet und der Verbinder mit einem Deckel verschlossen.
Strom, der beispielsweise in Windparks auf hoher See erzeugt wird, muss mit möglichst geringen Verlusten zum Verbraucher transportiert werden. Hier bieten sich neben der Hochspannungs-Gleichstromübertragung auch Kabel aus supraleitendem Material als vielversprechende Technologie an. Supraleiter zeichnen sich dadurch aus, dass sie Gleichstrom verlustfrei transportieren können.

Für die Herstellung von Supraleiterkabeln werden häufig Metallbänder verwendet, die mit einem supraleitenden Material beschichtet und mit einer Schutzschicht aus Kupfer überzogen werden. Ein Kabel besteht dann aus übereinandergestapelten Bändern, die miteinander verlötet und von einer Kupferhülle umschlossen werden. Die Supraleiterbänder sind allerdings meist nicht mehr als 100 Meter lang. Um daraus kilometerlange Stromkabel herzustellen, müssen viele Kabelabschnitte aneinandergefügt werden. Eine heute übliche Methode zur Verbindung der Kabelabschnitte besteht darin, die Supraleiterbänder am Kabelende freizulegen und jeweils einzeln miteinander zu verlöten. Dieses Verfahren ist jedoch sehr zeit- und kostenintensiv und für eine Anwendung im industriellen Maßstab ungeeignet. Alternativ kommt ein Verbindungsstück aus Kupfer zum Einsatz, in welches die Kabelabschnitte von beiden Seiten überlappend eingelegt werden. Nachteilig sind hier der relativ große Platzbedarf und der hohe Widerstand des Kupfers.

Wissenschaftler des KIT am Institut für Technische Physik (ITEP) haben einen Verbinder entwickelt, der aus einem Kupferkörper mit Aussparungen für die Kabel besteht. Entlang der Aussparungen verlaufen Bänder aus supraleitendem Material. Die zu verbindenden Kabel liegen eng an den Supraleiterbändern an, sodass ein nahezu verlustfreier Stromtransport von einem Kabelabschnitt zum nächsten möglich ist. Um die Verbindung zu fixieren, wird eine flüssige Metalllegierung als Lot verwendet und der Verbinder mit einem Deckel verschlossen. Der kompakte Kupferkörper kann so gestaltet werden, dass er Kabel in einer Linie oder in einem Winkel miteinander verbindet.

Die Forscher des KIT haben bereits einen Prototyp des Verbinders gebaut und suchen nun Partner zur Anwendung der Technik in der Praxis.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Stephan Barth, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25536

E-Mail: stephan.barth@kit.edu

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