Leichtturbine dank Supraleiter

31.10.2016 | Druckvorschau

Im supraleitenden Zustand bleibt bzw. wird das Innere des Materials frei von elektrischen und magnetischen Feldern. Ein nicht zu starkes Magnetfeld dringt nur etwa 100 nm weit in das Material ein; diese dünne Schicht trägt die Abschirm- und Leitungsströme. Dieser „Meißner-Ochsenfeld-Effekt“ kann beispielsweise eine supraleitende Probe im Magnetfeld schweben lassen. - © Mai-Linh Doan — © Mai-Linh Doan

Im supraleitenden Zustand bleibt bzw. wird das Innere des Materials frei von elektrischen und magnetischen Feldern. Ein nicht zu starkes Magnetfeld dringt nur etwa 100 nm weit in das Material ein; diese dünne Schicht trägt die Abschirm- und Leitungsströme. Dieser „Meißner-Ochsenfeld-Effekt“ kann beispielsweise eine supraleitende Probe im Magnetfeld schweben lassen.

Aerodyn Energiesysteme entwickelt zusammen mit AML eine Großturbine, die 33 Prozent weniger Gewicht haben soll als vergleichbare Anlagen. Dieser Artikel ist eine Kostprobe aus der neuen Ausgabe unseres Print-Magazins.

Die Aerodyn Energiesysteme GmbH verfolgt eine spannende Partnerschaft mit der US-Supraleiter-Firma AML. Supraleiter sind Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschreiten der sogenannten Sprungtemperatur abrupt auf null fällt. Technische Anwendung der Supraleitung ist die Erzeugung starker Magnetfelder zum Beispiel für Teilchenbeschleuniger und Antriebstechnik.

„Wir haben uns vor zwei Jahren in Dubai kennengelernt“, sagt Markus Rees, Geschäftsführer der Aerodyn Energiesysteme GmbH. Ziel ist die Entwicklung einer Windenergieanlage mit Supraleiter-Technik. AML liefert dafür das Know-how rund um die Supraleiter-Technik, Aerodyn bringt die Turbinentechnik ein.

Offshore sei der Zielmarkt, so Rees. „Konventionelle Multimegawatt-Anlagen stoßen irgendwann bezüglich ihrer Größe an eine Grenze – zum Beispiel beim Getriebe. Wir bauen dagegen kompakt und haben eine hohe Energiedichte.“ Demnach komme der Triebstrang einer Zehn-MW-Anlage mit Getriebe auf rund 500 Tonnen, bei einer getriebelosen Anlage mit Permanentmagnet auf 320 Tonnen, bei einer Anlage mit Supraleiter in einigen Bereichen auf mehr als 150 Tonnen und bei der AML-Technik auf unter 150 Tonnen. Aerodyn geht davon aus, dass die Anlage rund 33 Prozent weniger Gewicht haben wird als eine vergleichbare Turbine mit zehn Megawatt und 200 Meter Rotordurchmesser.

„Wir wollen das Konzept weiter absichern, um dann mit möglichen Partnern eine Umsetzung zu diskutieren“, so Rees. „So wie damals die Multibrid.“ Es werde nicht leicht, einen Hersteller zu finden, der bereit sei, einen neuen Weg einzuschlagen. Gleichwohl: Es gibt bereits Interessenten. „Die Innovationsfreude in der Windkraft konzentriert sich auf Asien“, merkt er an. Heute werden Supraleiter bereits in Kernspintomographen und in einigen anderen Industriebereichen eingesetzt. Die Herausforderung der Technik liegt vor allem in der Temperatur, denn Supraleiter müssen gut gekühlt werden. Heute liegt die Generator-Temperatur bei 18 Kelvin, das sind minus 255,15 Grad Celsius. „Die erste Generation der Supraleitermaterialien musste noch viel stärker gekühlt werden“, verrät Rees. Inzwischen sei es üblich, den Generator mit flüssigem Helium für die langfristige Kühlung im Werk zu spülen. Später werde im Gehäuse ein Vakuum erzeugt, um Wärmeverluste zu vermeiden. Das sei ein interessanter Ansatz, wenn es darum gehe, die Anlage wirtschaftlich zu kriegen. „Jetzt sind wir dabei, den Konzeptentwurf zu erstellen“, so Rees. Entsprechende Berechnungen von Komponenten wie dem Rotor werden angestellt. (Nicole Weinhold)

Dieser Artikel ist eine Kostprobe aus unserer Print-Ausgabe 8/2016. Sie erscheint am morgigen Dienstag. Holen Sie sich jetzt das E-Magazine mit weiteren spannenden Geschichten.