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Corporate Technology
Für die Fachpresse
München, 26. September 2006
Gipfeltreffen der weltweit führenden Hochtemperatur-Supraleiter-Unternehmen in
Erlangen
Vom 28. bis 29. September findet in Erlangen der diesjährige International
Superconductivity Industry Summit statt. Unter dem Motto „20 Jahre
Hochtemperatur-Supraleitung – Erfolge und Herausforderungen“ diskutieren
Spitzenforscher und Vertreter der weltweit führenden Unternehmen den Stand
und die Zukunft der Technologie. Die Gastgeber sind in diesem Jahr Siemens
Corporate Technology und der europäische Verband der Supraleiter-Industrie
CONECTUS (CONsortium of European Companies determined To Use
Superconductivity).
Supraleiter transportieren den Strom in Magnetresonanztomographen (MRT) oder
halten riesige Teilchenbeschleuniger in Schwung. Bei Temperaturen weit unter minus
100 Grad Celsius verändern sich die Eigenschaften der stromleitenden Materialien. Sie
verlieren nahezu ihren elektrischen Widerstand und werden zu perfekten Stromleitern.
Schon vor Jahrzehnten wurde dieser Effekt für einige wenige Anwendungen wie etwa
die Magnetresonanztomographie genutzt. Da konventionelle Supraleiter aber aufwändig
mit sehr teurem Helium gekühlt werden müssen, ließ der große industrielle Durchbruch
auf sich warten. Vor genau 20 Jahren aber änderte sich die Situation schlagartig: Ein
deutsch-schweizerisches Forscherteam entdeckte das Phänomen der HochtemperaturSupraleitung (HTS). Die Fachwelt war begeistert, denn Hochtemperatur-Supraleiter
arbeiten bei höheren Temperaturen und lassen sich einfach mit flüssigem Stickstoff
kühlen – eine weit weniger aufwändige Prozedur. Experten versprachen schon damals
supraleitende Stromkabel. Doch die Suche nach einem robusten, handhabbaren und
kostengünstigen HTS-Material war schwierig. Seit geraumer Zeit überschlagen sich in
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der Branche die Fortschritte. In immer kürzeren Abständen präsentieren Experten
weltweit neue HTS-Entwicklungen, neue leistungsfähige HTS-Materialien, neue
Anwendungen und viel versprechende Prototypen. Kein Zweifel: Der große Durchbruch
der Technologie steht bevor.
Was die Branche erreicht hat und wie die Entwicklung künftig weitergeht, diskutieren
Spitzenforscher und Vertreter der weltweit führenden Hochtemperatur-SupraleiterUnternehmen jetzt erstmals in Erlangen. Unter dem Motto „20 Jahre HochtemperaturSupraleitung – Erfolge und Herausforderungen“ (20 Years of High-Temperature
Superconductors – Successes and Challenges) findet dort am 28. und 29. September
das 15. International Superconductivity Industry Summit statt – das bedeutendste
Gipfeltreffen der Branche, das seit 1992 jährlich abwechselnd in den USA, Japan und
Europa veranstaltet wird. Neben den Industrieorganisationen CCAS (Coalition for the
Commercial Application of Superconductors) aus den USA und ISTEC (International
Superconductivity Technology Center) aus Japan sind Vertreter aus China, Korea und
Neuseeland eingeladen. Präsentiert werden eine Reihe aktueller Projekte, mit denen
man derzeit die Technik in den Markt bringt. Dazu zählt der erste Generator mit
Hochtemperatur-Supraleiter, der zukünftig Schiffe besonders energiesparend antreiben
soll. Die Anlage enthält statt einer Magnetspule aus Kupfer dünne Supraleiter-Drähte.
Das führt zu einer deutlichen Reduzierung der Energieverluste und damit zu einer
erheblichen Verbesserung des elektrischen Wirkungsgrades. Zudem wird ein solches
Aggregat deutlich leichter und kompakter als herkömmliche Maschinen sein. 4-MegaVolt-Ampere erzeugt das Gerät von der Größe eines Kleintransporters – eine Leistung,
mit der man 200 durchschnittliche Haushalte versorgen könnte.
„Die HTS-Branche befindet sich in einer außergewöhnlichen Situation – sie entwickelt
Maschinen und Geräte, für die es noch keine etablierten Märkte beziehungsweise
Abnehmer gibt“, sagte Heinz-Werner Neumüller, bei Siemens Corporate Technology im
Forschungszentrum in Erlangen zuständig für die Abteilung Power Components and
Superconductivity. „Forscher und Unternehmen gehen deshalb mehr und mehr
internationale Kooperationen ein, um das Risiko der Entwicklung bis zum marktreifen
Produkt zu teilen und vor allem um diese Entwicklung zu beschleunigen“. Neumüller,
zugleich Chairman von CONECTUS, ist davon überzeugt, dass sich die HTS-Technik
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wegen ihrer eindeutigen Vorteile in den kommenden Jahren breit etablieren wird – etwa
dank der Möglichkeit, damit Energie zu sparen. Dieses geschieht insbesonders bei der
Erzeugung, dem Transport und der Verteilung von elektrischem Strom. Ein Beispiel ist
das weltweit erste HTS-Starkstromkabel, das nach einem sechsmonatigen Pilotbetrieb,
der im Juli dieses Jahres begonnen hat, in die kommerzielle Nutzung übergehen wird.
IGC-SuperPower, Inc. will das mit flüssigem Stickstoff tiefgekühlte, von der japanischen
Sumitomo Electric Industries Ltd. entwickelte Energiekabel künftig zur Entlastung des
Stromnetzes in Albany im US-Staat New York einsetzen. Weiterhin liefert American
Superconductor Corporation HTS-Draht für ein Kabelsystem zur Energieversorgung von
städtischen Außenbezirken in Columbus (Ohio) und arbeitet zusammen mit NEXANS
an einem HTS-Hochspannungsübertragungskabel für den Einsatz im Netz der Long
Island Power Authority. Ein großes Engagement zeigt auch Korea, wo ein für zehn
Jahre staatlich gefördertes Projekt eine Vielzahl von HTS-Anwendungen in der
Energietechnik vorantreibt. Auch China treibt ebenfalls mit Macht eine Fülle
prestigeträchtiger HTS-Projekte voran. In Erlangen werden Experten die verschiedenen
Ansätze vorstellen.
Angesichts der regen internationalen Aktivitäten mahnt Neumüller, die deutsche HTSForschung künftig stärker zu unterstützen – insbesondere durch staatliche
Förderprojekte. „In der Vergangenheit endete die Förderung oftmals, bevor eine Idee
die Marktreife erlangte“, sagte der Siemens-Forscher. „Die Konsequenz: Internationale
Partner übernehmen die Idee und produzieren anschließend im Ausland.“ Doch es gibt
auch Positivbeispiele: Mit Unterstützung des Bundesforschungsministeriums hat der
Hersteller Nexans gemeinsam mit dem Forschungszentrum Karlsruhe den ersten
„supraleitenden Strombegrenzer“ für Energieversorgungsnetze entwickelt. Das Gerät
hat bereits eine einjährige Testphase im Routinebetrieb bei der RWE Energie AG in
Netphen bei Siegen hinter sich. Dort war es an das 10-Kilovolt-Netz angeschlossen. Es
soll zukünftig wie eine Art Sicherung Stromnetze vor Kurzschlüssen schützen. Mit
solchen so genannten Mittelspannungsnetzen werden Gemeinden und Städte versorgt.
Wie die Sicherung im heimischen Keller fängt der Strombegrenzer Kurzschlussströme
ab, die durch Defekte an den Leitungen, Berührungen mit Bäumen oder Blitzschlag
entstehen. Ein solcher Strombegrenzer muss im Kurzschlussfall einen hohen
elektrischen Widerstand besitzen. Im Normalbetrieb dagegen soll der elektrische
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Widerstand des Geräts möglichst gering sein. Diese Eigenschaften erfüllen Supraleiter:
Bei tiefen Temperaturen besitzen sie bis zu einer bestimmten Stromstärke keinen
elektrischen Widerstand. Erst wenn der kritische Strom überschritten wird, verliert der
Apparat innerhalb von Millisekunden seine supraleitenden Eigenschaften und wird
selbst zum elektrischen Widerstand. Der Vorteil: Nach dem Einsatz stellt sich die
Supraleitfähigkeit wieder von allein ein. Kein Bauteil muss ausgetauscht, keine
Sicherung wieder eingesetzt werden. Angesichts der Zunahme von dezentralen
Stromerzeugern wie etwa Windräder und kleine Heizkraftwerke, also von vielen kleinen
Generatoren, wird die Häufigkeit der Kurzschlussströme zukünftig zunehmen, sagen
Experten voraus. Denn häufig seien Generatoren die Quelle von Kurzschlussströmen.
Strombegrenzer dürften sich in den kommenden Jahren deshalb zu einem
unentbehrlichen Sicherungssystem mausern. Derzeit arbeitet man an einer Variante für
Hochspannungsnetze mit mehr als 100.000 Volt.
Dank neuer haltbarer und leistungsfähiger HTS-Materialien wird die Zahl der
Anwendungen in den kommenden Jahren deutlich steigen, sagte Neumüller. In
Erlangen werden die Spitzenforscher der Welt diese Konzepte vorstellen. Neumüller:
„Genauso sicher aber ist, dass für den Erfolg noch große Anstrengungen nötig sein
werden, um einerseits die Leistungsfähigkeit der HTS-Systeme weiter zu steigern und
andererseits die Komplexität der Anlagen und ihren Preis zu senken.“ Auch das wird ein
Thema der Konferenz sein.
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Ein passendes Pressefoto in druckfähiger Auflösung finden Sie unter
http://www.siemens.com/ct-bild/ct200609001
Wicklungen aus supraleitenden Drähten erhöhen die Leistungsdichte von Motoren.
Über Siemens Corporate Technology
Im Geschäftsjahr 2004/2005 investierte Siemens 5,2 Milliarden Euro in Forschung und Entwicklung, das sind über 23
Millionen Euro pro Arbeitstag. Weltweit arbeiten über 47.000 Forscher und Entwickler an neuesten Technologien. Mit
derzeit 53.000 laufenden Patenten gehört der Konzern zur Weltspitze. Die Zentralabteilung Corporate Technology
(CT) arbeitet mit weltweit über 2.500 Mitarbeitern an Schlüssel- und Querschnittstechnologien, die in alle
geschäftsführenden Bereiche einfließen. Darüber hinaus verantwortet CT innerhalb von Siemens das globale
Patentmanagement, den Umweltschutz und die Arbeit in internationalen Standardisierungsgremien. Weitere
Informationen zu CT finden Sie im Internet unter www.siemens.de/corporate-technology.
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