In dem neuen EU-Projekt Suprapower entwickeln Partner aus Industrie und Wissenschaft eine effiziente, robuste und kompakte Windkraftanlage mit supraleitendem Generator von 10 MW Leistung. Forscher des KIT bauen einen rotierenden Kryostaten, der die supraleitenden Spulen auf – 253 °C kühlt – eine entscheidende Bedingung für den Stromfluss ohne Widerstand.
Das hohe Potenzial der Supraleitung für den Ausbau der Windkraft zu nutzen, ist Ziel des von der EU geförderten Projekts Suprapower. In dem nun gestarteten, auf vier Jahre angelegten Projekt arbeiten neun Partner aus Industrie und Wissenschaft zusammen; die Koordination liegt bei der Fundación Tecnalia Research & Innovation in Spanien. Gemeinsam entwickeln die Partner eine Windkraftanlage mit direkt angetriebenem supraleitendem Generator. Der innovative Direktantrieb senkt die Transport- und Wartungskosten zusätzlich und erhöht die Lebensdauer der Turbine.
Der Bereich Kryotechnik am Institut für Technische Physik (ITEP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) steuert zu dem Projekt die Kühlung bei: Supraleiter weisen unterhalb einer bestimmten Temperatur keinen elektrischen Widerstand auf und leiten Strom verlustfrei. Damit der supraleitende Generator funktioniert, müssen die Spulen unter diese sogenannte Sprungtemperatur gekühlt werden. Die Forscher am ITEP entwickeln einen rotierenden und verlustarmen Kryostaten, in dem die supraleitenden Spulen mit Gifford-McMahon-Kühlern durch reine Wärmeleitung auf 20 Kelvin (- 253,15 °C) gekühlt werden. Dabei werden Kleinkühler des Projektpartners Oerlikon Leybold Vacuum eingesetzt.
„Da die Kühlleistung derartiger Kühler begrenzt ist, müssen wir einerseits entsprechend gut wärmeleitende Verbindungen zwischen den Kühlern und den supraleitenden Spulen entwickeln, wobei der Rotationseinfluss bei einem eventuellen Einsatz von Wärmerohren zu berücksichtigen ist. Andererseits benötigt der Kryostat eine hocheffektive thermische Isolation“, erklärt der Leiter des Bereichs Kryotechnik, Dr. Holger Neumann. Die Arbeiten, die gerade für junge Wissenschaftler attraktiv sind, übertragen Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in die Anwendung.
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