Neue Mittel- statt konventioneller Hochspannungsnetze durch Hochtemperatur-Supraleitung

Abstract:
Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) haben in den vergangenen Jahren einen ausgereiften Stand erreicht und stehen kurz vor der industriellen Fertigung. Bei den Elektroenergiesysteme haben supraleitende Kabel und supraleitende Strombegrenzer in mehreren erfolgreichen probeweisen Netzeinsätzen die technischen Anforderungen erfüllt und eine hohe Zuverlässigkeit erreicht und stehen damit unmittelbar vor der Kommerzialisierung. Die Betriebserfahrungen bei diesen Einsätzen haben gezeigt, dass die Anwendungen die technischen Anforderungen erfüllen und eine hohe Zuverlässigkeit erreichen können. Als Bestandteil von HTS-Mittelspannungssystemen, bestehend aus einem HTS-Kabel und einem supraleitenden Strombegrenzer, versprechen diese Betriebsmittel höchst attraktive Möglichkeiten für die künftige Stromversorgung von Innenstädten und ermöglichen künftig konventionelle Hochspannungskabel samt Umspannstationen in Citylagen zumindest teilweise zurückzubauen. Dabei könnten sich mit der HTS-Technologie neue Netzkonzepte mit insgesamt schlankeren Netzstrukturen und geringerer Trassenbreite verwirklichen lassen. Eine durchgeführte Studie bewertet, ob und inwieweit sich existierende Hochspannungskabel und Hochspannungs-Mittelspannungs-Umspannstationen im Innenstadtbereich durch ein HTS-System - Kabel und Strombegrenzer - für die Mittelspannungsebene ersetzen lassen. Sie untersucht, ob dies nach heutigem Stand nicht nur technisch möglich, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll ist. Die Studie beschreibt ausführlich den gegenwärtigen Entwicklungsstand der HTS-Kabeltechnik, den Aufbau und die Betriebseigenschaften von HTS-Mittelspannungskabeln, die erforderlichen Kälteanlagen, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Nutzungsdauer sowie die erforderlichen Schutz- und Überwachungssysteme verbunden mit einem HTS-Strombegrenzer. Detailliert werden die erforderlichen Maßnahmen und die Aufwendungen für Transport, Legen und Inbetriebnahme erläutert. Ebenso befasst sie sich mit Sicherheits- und Umweltaspekten. Dieser Beitrag beschreibt in kurzer Form die wesentlichen Ergebnisse und fokussiert sich auf das konzeptionelle Kabeldesign und die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung. Als Ergebnis der Studie bleibt festzuhalten, dass der Ausbau mit HTS-Mittelspannungskabeln aus heutiger Sicht die technisch und wirtschaftlich einzig sinnvolle Möglichkeit darstellt, den Ausbau städtischer Netze mit Hochspannungskabeln zu vermeiden und Hochspannungs-Mittelspannungs-Umspannstationen im Innenstadtbereich zurückzubauen. Die breite Anwendung von HTS-Kabeln hängt davon ab, inwieweit es gelingen wird, das Preis-Leistungs-Verhältnis der HTS-Leitermaterialien zu verbessern, die Kabelherstellung sowie die Kosten und die Zuverlässigkeit der Kühltechnik zu optimieren. Dabei ist zu erwarten, dass die relativ neue HTS-Technologie künftig relativ große technische Fortschritte und damit verbundene Kostendegressionen ermöglichen wird.