Supraleiter: Neue Technik in Essen

Es ist eine Weltpremiere: Zum ersten Mal wird mitten in einer Innenstadt Strom ohne elektrischen Widerstand fließen, zwei Umspannwerke werden verbunden. Und zum ersten Mal sichern supraleitende Strombegrenzer solch ein Kabel ab. Der Stromriese RWE will zusammen mit dem deutsch-französischen Kabelhersteller Nexans die Hightech-Leitung in den kommenden Monaten in Essen verlegen. Sie soll mit einem Kilometer auch die weltweit längste ihrer Art sein.

So viel Superlative sollten dem Marketing der Supraleitungsverkäufer genug Gehör verschaffen. Dabei liefert das Projekt zwei ganz andere wertvolle Erkenntnisse: Die Technik der Hochtemperatur-Supraleiter (HTSL) für den Stromtransport ist inzwischen konkurrenzfähig geworden. Doch die Stromwelt wird durch die verlustfreie Energieübertragung nicht umgewälzt, anders als viele gehofft hatten. Weltweit sind ähnliche Projekte in Vorbereitung, etwa in den Niederlanden, der Schweiz, Russland, den USA und China. Einige laufen bereits seit mehreren Jahren. "Die Ergebnisse sind gut, aber die Stromkonzerne sind sehr konservativ und schwer zu überzeugen", sagt Trudy Lehner, Marketingchefin des US-Herstellers Superpower. Die Supraleiter verlieren bei knapp minus 200 Grad vollständig ihren elektrischen Widerstand. Dazu müssen sie mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden - ein Kältemittel, das in Massen hergestellt und in der Industrie häufig verwendet wird.

Trudy Lehner beklagt, dass sich trotz der vielfältigen Demonstrationsprojekte bisher kein Stromkonzern entschließen konnte, die Technik in großem Maßstab einzusetzen. Auch das Vorhaben in Essen ist ein Forschungsprojekt, das das Bundeswirtschaftsministerium großzügig mit 3,4 Millionen Euro fördert, die Gesamtkosten betragen 13,5 Millionen. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) steuert 800 000 Euro bei. Die Forscher des dortigen Instituts für Technische Physik haben eine Studie erarbeitet, die für das gesamte, etwa 20 Kilometer lange Transportnetz von Essen die Vor- und Nachteile der Supraleitungstechnik durchspielt.

Die Ergebnisse sind geheim - und nur häppchenweise lassen die Projektpartner Details an die Öffentlichkeit gelangen. Verglichen wurden drei Varianten: der Ausbau des Stromnetzes bis zum Jahr 2020 mit konventionellen Hochspannungsleitungen (110 Kilovolt), konventionellen Mittelspannungskabeln (10 Kilovolt) oder supraleitenden Mittelspannungskabeln mit ebenfalls 10 Kilovolt. Da Letztere wesentlich mehr Strom führen können, wäre als Ersatz für fünf Mittelspannungsleitungen ein HTSL-Kabel genug.

Interessant ist vor allem die Bilanz der Wirtschaftlichkeit - und hier besonders der Verlustkosten. Diese beziffern, mit welchen Geldbeträgen die Energieverluste bei der Stromübertragung zu Buche schlagen. Im Fall der HTSL werden zusätzlich auch die thermischen Verluste durch den Aufwand zur Kühlung einbezogen.

Ein Wechselstrom, wie er in den Stromleitungen übertragen wird, erzeugt wandernde Magnetfelder. Leider haben Supraleiter die Eigenschaft, Magnetfelder festzuhalten: So entstehen trotz null elektrischen Widerstands Verluste, die von der Stromstärke in der dritten Potenz abhängen. Zudem muss immer mit voller Leistung gekühlt werden, auch wenn nur wenig Strom fließt.

Supraleiter oder nicht - das ist fast egal

So sind die Verlustkosten der HTSL nur etwas geringer als die der konventionellen Mittelspannung. Bei höheren Spannungen kippt die Bilanz. "Dass die Verlustkosten bei den HTSL etwas höher als bei den Hochspannungskabeln sind, hatten wir zunächst nicht erwartet", sagt der Leiter der Studie, Mathias Noe. Bei den Investitionskosten liegt die neue Technik im Bereich der konventionellen Systeme, das ist die positiv überraschende Botschaft der Studie. Bereits heute wäre der Netzausbau in Essen mit HTSL neun Prozent billiger als mit 110-kV-Leitungen, und nur sieben Prozent teurer als mit 10-kV-Kabeln.

Unterm Strich bleibt aber die Frage, ob sich die Supraleitung rechnen kann. RWE führt die Platzersparnis an: Konventionelle Umspannwerke von der Größe zweier Turnhallen fielen weg - 30 davon stehen allein in Essen. Auch sei der Graben für die HTSL-Kabel 20 Zentimeter schmaler und 40 Zentimeter flacher. Vor allem aber hoffen die Verantwortlichen bei RWE, dass die Preise der HTSL-Drähte noch deutlich sinken werden.

Laut Peter Birkner, Technikvorstand des Netzbetreibers NRM in Frankfurt am Main, ist die Zeit noch nicht reif. "Mir fällt kein Beispiel ein, wo wir ein HTSL-Kabel aktuell sinnvoll einsetzen könnten - auch nicht in den nächsten zehn Jahren."