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Supraleiter vor industrieller Anwendung

Verlustfrei fließender Strom in Drähten aus Hochtemperatur-Supraleitern: Davon träumen die Forscher seit vielen Jahren.

Der Effekt der Supraleitung wurde erstmals 1911 vom Niederländer Heike Kamerlingh Onnes entdeckt. Er beobachtete, dass Quecksilber unterhalb von 4,19 Kelvin sprungartig seinen elektrischen Widerstand verlor. Obwohl die Quantenmechanik damals noch neu war, postulierte er bereits, dass die Supraleitfähigkeit nur quantenmechanisch erklärt werden könne. Von Hochtemperatusupraleitung, deren Entdeckung 1986 publiziert wurde, spricht man bei relativ hohen Temperaturen ab -135°C = 138,15 K.

Aus supraleitenden Spulen hergestellte Elektromagnete werden zur Zeit schon in der Magnetresonanztomografie, Teilchenbeschleunigern und in der Messtechnik verwendet. Zukünftig sollen sie auch in Kernfusionsreaktoren wie dem ITER genutzt werden. Nicht zuletzt verspricht man sich von der Supraleitung die verlustfreie(!) Übertragung elektrischer Energie über weite Strecken, was die Effizienz unserer Kraftwerke steigern und somit die Umwelt entlasten könnte.

In der Online-Ausgabe der Zeitschrift "Technology Review" wird auf neue Erkenntnisse in der Supraleitungs-Forschung eingegangen:

"Physiker vom Forschungszentrum Karlsruhe haben ein Kabel aus so genannten Hochtemperatur-Supraleitern gebaut, das 75.000 Ampere Strom verlustfrei transportieren kann. Das aus Bändern bestehende Kabel soll die Riesenmagneten des künftigen Fusionsreaktors Iter mit Strom versorgen.
Seit fast zwei Jahrzehnten schwärmen Forscher vom phantastischen Potenzial solcher Materialien. Doch zunächst täuschte die Hoffnung: Die Produktion der wundersamen Oxidkeramiken erwies sich als schwierig, ihr Werkstoffverhalten als widerspenstig. Erst jetzt – fast 20 Jahre nach ihrer Entdeckung – stehen die Keramikkristalle an der Schwelle zur Markteinführung.
Technology Review berichtet in der aktuellen Ausgabe von vielversprechenden Projekten: So befindet sich seit August vorigen Jahres bei Siemens ein vier Megawatt starker Generator mit supraleitenden Wicklungen im Test. Er ist nur halb so groß und schwer wie ein gewöhnlicher Elektromotor und könnte künftig auf einem Schiff für den Bordstrom sorgen.
American Superconductor steht nach eigenen Angaben zudem kurz davor, YBCO-Drähte mit einer Länge von immerhin 100 Metern zu fertigen, die nur ein Fünftel des der heutigen Wismut-Supraleiter kosten sollen. Auf dem Markt soll der Low-Cost-Supraleiter 2007 erscheinen.
Auch das erste Stromkabelprojekt läuft an – und zwar mitten in Manhattan: Das 30 Millionen Dollar teure Keramikkabel misst rund 660 Meter, verbindet in einem unterirdischen Kabelkanal Long Island mit den Elektrizitätswerken von New Jersey und überbrückt einen derzeitigen Engpass im Leitungssystem.
Der Marktreife nähern sich auch die "Squids" – hochsensible Magnetsensoren bestehend aus einer winzigen, supraleitenden Drahtschlaufe. Erprobt werden die Magnetschnüffler derzeit von einigen Kliniken für die Magnetokardiografie (MKG), die präzise, berührungslose Diagnose von Hirn- und Herzströmen. Andere Experten wollen die Squids in Flugzeuge einbauen, um mit ihnen über Land zu fliegen, winzigsten Abweichungen des Erdmagnetfelds nachzuspüren – und damit Hinweise auf unentdeckte Bodenschätze zu bekommen." (Quelle: http://www.heise.de/newsticker/meldung/67943)

Weiterführende Links:
Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Supraleiter.
Der Originalartikel aus der Zeitschrift "Technology Review": http://www.heise.de/tr/artikel/67725
Forschungszentrum Karlsruhe: http://www.fzk.de

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Kupferkabel und supraleitende Kabel

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Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes eines Keramiksupraleiters (YBaCuO) von der Temperatur

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