Den tyska energiomställningen gör det nödvändigt att bygga ut transmissionsnätet. Karlsruhe Institute of Technology (KIT), tillsammans med nätoperatören TenneT, studerar nu användningen av supraledareteknik som ett alternativ till konventionella kraftkablar för korta nätsektioner inom ramen för ENSURE Kopernikus-projektet. Supraledarkablarna designade av KIT för detta ändamål är effektiva och kraftfulla. Efter framgångsrika tester, de kan möjliggöra en mer kompakt konstruktion av kraftöverföringsledningar i trefasnätet.

Längden på transmissionsnätet i Tyskland är totalt cirka 35, 000 km. För att säkerställa att den kraft som produceras från förnybara energikällor kommer till de platser där den behövs, det är planerat att utöka nätet med cirka 5, 300 km under energiwende. Inom ramen för pilotprojekt, Underjordiska kablar planeras att användas nära framför allt städer och byar. Stora fördelar skulle kunna uppnås om de delvis skulle ersättas av supraledande kabelsystem, . Detta är resultatet av en förstudie genomförd av KIT i samarbete med nätoperatören TenneT inom Kopernikusprojektet ENSURE. Studien planeras vara klar i slutet av detta år och kommer även att omfatta ekologiska och ekonomiska aspekter.

Förstudien baseras på kabel- och kylkoncept speciellt utformade för spänningen på 380 kilovolt (kV) i det tyska transmissionsnätet. "Detta är en stor teknisk utmaning, eftersom superledarteknik aldrig har använts tidigare på denna spänningsnivå, säger professor Mathias Noe från KIT:s institut för teknisk fysik, som koordinerar utvecklingsprojektet. "Vi har nu visat att detta är tekniskt genomförbart med våra nya kabelkoncept." Kabelsystemet är designat för en kontinuerlig effekt på 2, 300 megawatt (MW). Förlusterna under en hög strömbelastning är betydligt mindre än för en jämförbar ovanjordsledning eller konventionella kablar med kopparledare. Supraledarteknik kan också vara fördelaktigt vid konstruktion av transmissionsledningar, förklarar Hanno Stagge, som leder projektet på TenneT:"Ett konventionellt kabelsystem i transmissionsnätet kräver tolv trefas kraftkablar. Ett supraledande kabelsystem kan överföra samma kraft med sex kablar." Som ett resultat, nätoperatörer skulle kunna minska bredden på en linje avsevärt. En annan fördel består i det faktum att kabeluppsättningen kompenserar strömflödet i det elektriska skärmskiktet. Följaktligen, inget magnetfält existerar utanför kabeln och kabeln drivs utan emissioner. Men det är fortfarande långt till mognad. "Efter studien, kabeln, inklusive nödvändiga kopplingshylsor och avslutningar, måste produceras först. Sedan, det kommer att behöva testas omfattande tillsammans med ett kylsystem, " säger Hanno Stagge. Dessutom ledtiden som krävs för att kyla kabeln måste åtgärdas.

Supraledare är material, vars elektriska motstånd sjunker till noll när temperaturen sjunker under en viss punkt, den så kallade övergångstemperaturen. Som ett resultat, dessa material leder ström med knappt några förluster. De nya superledarkabelkoncepten för transmissionsnätet är baserade på så kallade högtemperaturkeramiska supraledare. Medan konventionella lågtemperatursupraledare har övergångstemperaturer under 23 kelvin, dvs minus 250°C, högtemperatursupraledare har jämförbart höga övergångstemperaturer. Med flytande kväve, de kyls ner till en driftstemperatur på ca 77 kelvin, dvs minus 196°C, och kan drivas till jämförbart låga kostnader, eftersom det behövs mindre energi för kylning.

Erfarenheter från KIT i kabelprojektet "AmpaCity" visar att användningen av supraledarteknik i energiinfrastruktur verkligen fungerar. Med mer än en kilometers längd, AmpaCity-kabeln är den längsta högtemperatursupraledarkabeln i världen. Sedan 2014, den har garanterat en effektiv och stabil strömförsörjning på cirka 10, 000 hushåll i staden Essen med en spänning på 11 kV.