Entdecker:
Heike Kammerlingh-Onnes (1853 - 1926)
1913 erhielt er den Nobelpreis für Physik »für seine Untersuchungen der Eigenschaften von Materie bei tiefen Temperaturen, die unter anderem zur Herstellung von flüssigem Helium führten«.
Supraleiter sind Materialien, deren
elektrischer Widerstand beim Unterschreiten einer
Sprungtemperatur auf Null fällt.
Sprungtemperaturen von einigen Supraleitern
In Verbindungen und Legierungen kann die Sprungtemperatur bis zu 40 K betragen, in sogenannten Hochtemperatursupraleitern sogar 130 Kelvin.
Nobelpreis für Physik 1987 an Johannes Georg Bednorz und Karl Alexander Müller: Entdeckung der Supraleitung in Ba-La-Cu-O-Verbindungen (Barium-Lanthan-Kupferoxid) mit einer Sprungtemperatur von 35 K.
Die bisher höchsten Sprungtemperaturen unter Normaldruck wurden mit 133 Kelvin und 135 Kelvin von A. Schilling und Mitarbeitern und C. W. Chu und Mitarbeitern an Hg-Ba-Ca-Cu-O-Verbindungen (Quecksilber-Barium-Calcium-Kupferoxid) gemessen. Ein Teil der über fünfzig heute bekannten HTSL weisen Sprungtemperaturen auf, die über der Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs (77 Kelvin oder minus 196 Grad Celsius) liegen. Dadurch werden neue technische Anwendungen der Supraleitung möglich, denn die Kühlung mit flüssigem Stickstoff ist fünfzig- bis hundertmal billiger als die mit flüssigem Helium, mit dem die TTSL gekühlt werden müssen.
Mögliche Anwendungen: Kabel, Transformatoren, Motoren, Magnete, Lager
Von allen konventionellen Betriebsmitteln der Energietechnik haben elektrische Energieübertragungskabel, Transformatoren und Motoren die besten Aussichten, dass in ihnen herkömmliche Technologie durch neue, auf der Basis von HTSL arbeitende ersetzt wird, oder sie zumindest durch Einführung supraleitender Bauteile effektiver und umweltfreundlicher gestaltet werden können.
Am weitesten fortgeschritten ist die Entwicklung supraleitender Energieübertragungskabel. Sie sollen helfen, die elektrischen Verluste zu verringern, die durch die Energieübertragung vom Energieerzeuger zum Verbraucher entstehen und gegenwärtig auf sieben bis neun Prozent geschätzt werden. Ersetzt man konventionelle unterirdische Übertragungskabel durch supraleitende Kabel, so könnte in den bestehenden Rohrtrassen eine drei- bis fünffach größere elektrische Leistung übertragen werden. So ließe sich auch in Zukunft einem steigenden Energiebedarf leicht Rechnung tragen. Anderenfalls müsste neues Land für die Verlegung weiterer konventioneller Kabel erschlossen werden, da die Leistungsgrenze der meisten bestehenden Kabel erreicht ist. Auch in dicht besiedelten Gebieten, in denen zur Zeit die Energieversorgung durch Überlandleitungen erfolgt, kann zukünftig das Netz durch unterirdische supraleitende Kabel billiger erweitert werden als durch konventionelle Übertragungsleitungen.
Zur Zeit werden an mehreren Stellen der Welt "Demonstratoren" supraleitender Kabel unter praxisnahen Bedingungen getestet. In dem wohl größten Projekt bereiten Pirelli und Detroit Edison die Einbindung eines 120 Meter langen 100-Megawatt-Kabels, das aus drei Einphasen-HTSL-Kabeln besteht, in das Netz eines Detroiter Elektrizitätswerkes vor.
Die wichtigsten Vorteile von Transformatoren auf HTSL-Basis gegenüber konventionellen Transformatoren sind ein bis zu 50 Prozent geringeres Gewicht im Falle großer Trafos mit Leistungen von mehr als 30 Megawatt, ein geringeres Volumen, eine beträchtliche Energieeinsparung durch einen verbesserten Wirkungsgrad und die Vermeidung großer Mengen Öl, die in konventionellen Transformatoren als Kühlmittel und Dielektrikum verwendet werden, aber feuergefährlich und ein Risiko für die Umwelt sind.
Durch den Einsatz von HTSL in großen Elektromotoren erhofft man sich eine Reduzierung des Bauvolumens und der elektrischen Verluste um 50 Prozent. Wenn man berücksichtigt, dass in den USA mehr als 30 Prozent der gesamten erzeugten Elektroenergie in großen Motoren verbraucht wird, ist durch die Substitution von Kupfer durch HTSL in den Motorwicklungen ein gewaltiger ökonomischer Nutzen zu erwarten.
Supraleitende YBCO-Magnete haben die größten Anwendungschancen bei der berührungslosen magnetischen Lagerung von Schwungrädern für die Energiespeicherung und von Wellen in Motoren und Zentrifugen mit hoher Drehzahl. Dabei ist im Gegensatz zu konventionellen Magnetlagern keine aktive Regelung erforderlich, da die Verankerung des Magnetflusses im Supraleiter eine Eigenstabilisierung gewährleistet. Auch der Einsatz für lineare Transportsysteme zum Beispiel in Reinräumen der Halbleiterindustrie ist denkbar.
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Quelle)
Ergänzung Oktober 2016:
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