Rückschau

Essen, Nordrhein-Westfalen - 2020

Supraleiter AmpaCity

zur Liste

zur Merkliste hinzufügen

zur Merkliste hinzufügen

zur Route hinzufügen

Eiskalte Energieübertragung
2014 sorgte innogy für eine Weltpremiere in Essen: Im Projekt AmpaCity wurden in der Innenstadt erstmals zwei Umspannstationen mit einem 10.000 Volt (10kV) supraleitenden Kabelsystem verbunden. Seitdem überträgt das unterirdische Kabel auf einer Strecke von einem Kilometer nahezu verlustfrei Strom. Möglich wird dies durch den Einsatz von supraleitenden keramischen Drähten und Kältetechnik anstatt Kupfer- oder Aluminiumkabeln. Das sogenannte Hochtemperatur-Supraleiterkabel (HTS-Kabel) wird im Innern auf etwa minus 200° Celsius gekühlt. Bei dieser Temperatur sinkt der Widerstand des keramischen Leiters auf beinahe null – der Strom kann fast ohne Verluste fließen.

Platzsparend, umwelt- und ressourcenfreundlich
HTS-Kabel gelten als zukunftsweisende Technologie für einen platzsparenden und energieeffizienten Stromtransport. Sie sind umwelt- und ressourcenfreundlich, da begrenzt verfügbare und teure Metalle wie Kupfer oder Aluminium kaum benötigt werden.

In Städten verbaut versprechen HTS-Kabel besondere Vorteile: So können sie bis zu fünf konventionelle Kabel ersetzen. Darüber hinaus kann bei Einsatz der Supraleitertechnologie auf einzelne Umspannstationen verzichtet werden, da sie auch große Strommengen bei kleinerer Spannung übertragen. So können teils hochwertige Flächen in der Stadt anderweitig genutzt werden.

eit der Inbetriebnahme ist das Kabel zwischen den beiden Essener Umspannwerken Herkules und Dellbrügge in den realen Netzbetrieb integriert und versorgt den Stadtkern von Essen – und das bislang nahezu störungsfrei. So zeigt der Praxistest, dass die Technologie energetisch effizient und technisch integrierbar ist.

Flüssiger Stickstoff kühlt das Kabel
Da die Supraleitung nur bei sehr niedrigen Temperaturen funktioniert, werden die Kabel in der Essener Anlage konstant mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Am Kabeleintritt hat dieses eine Temperatur von minus 206 °C, beim Kabelaustritt minus 201 °C. Ein Unterkühler kühlt es über einen Wärmetauscher auf die erforderliche Eintrittstemperatur zurück. Es konnte gezeigt werden, dass Supraleiterkabel trotz des hohen Aufwands für die Kühlung eine Alternative zu herkömmlichen Hochspannungskabeln sowie ressourcen- und flächenintensive Umspannstationen in Innenstädten sind.
     
Auch der Strombegrenzer nutzt Supraleiter
Der Kurzschlussstrombegrenzer arbeitet mit Hochtemperatursupraleitern der zweiten Generation. Sie bestehen aus einer wenige Mikrometer dünnen Schicht supraleitenden Materials (Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid - YBCO), die auf Metallbänder aufgebracht ist. Die geringe Wärmekapazität der dünnen Bänder ermöglicht eine schnelle Rückkühlung. Im Störfall geht der Strombegrenzer bereits nach kurzer Abkühlphase ohne weitere Wartung automatisch wieder in Betrieb. Kabel und Strombegrenzer sind für einen Betriebsstrom von 2.310 Ampere, eine Nennspannung von 10 kV und eine Nennleistung von 40 MW ausgelegt. Sie ersetzen damit ein 110-kV-Kabelsystem gleicher Kapazität.

Projektdaten

• Betreiber: Westnetz GmbH
• Ort: Essen
• Projektstart: 2011
• Inbetriebnahme: 2014
• Projektpartner: Nexans, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
• Förderer: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
   
• 10 kV Supraleiter Alternative zu 110 kV herkömmlicher Leitung
• praktisch keine Übertragungsverluste
• Keine Wärmeabstrahlung
• Keine magnetischen Felder