Industrie & Technik

Supraleiter-Windkraftgenerator erreicht drei Megawatt Leistung

08.05.2019 - EU-Projekt EcoSwing erfolgreich abgeschlossen.

Das in Ismaning bei München ansässige Unternehmen THEVA hat für den Windkraftgenerator des EU-Projekts EcoSwing die supraleitenden Spulen konstruiert und geliefert. Jetzt hat der Generator im dänischen Thyborøn seine Zielleistung von drei Megawatt erreicht. Damit ist das Projekt offiziell erfolgreich beendet: Über sechshundert Stunden lang speiste der Generator Strom ins Netz ein. „Supraleiter sind in der Energieversorgung eine nicht mehr wegzudenkende Alternative geworden. Vierzig Prozent leichter bei gleicher Leistung: Dieser Generator kann sich sehen lassen“, freut sich THEVA-Geschäftsführer Werner Prusseit.

Ähnlich wie im Flugzeugbau spielt bei Windenergie-Großanlagen das Gewicht eine immer größere Rolle. Und dieses lässt sich durch die Verwendung von Supraleitern reduzieren. Bei gleicher Leistung kann so, im Vergleich zu handelsüblichen Generatoren, Gewicht und gleichzeitig Material eingespart werden. Da der elektrische Widerstand bei dieser Technologie zudem nahezu null ist, wird der Leiterquerschnitt drastisch reduziert.

Im März vergangenen Jahres wurde der EcoSwing-Generator auf dem Teststand des Fraunhofer-Instituts für Windenergiesysteme in Bremerhaven erfolgreich getestet. Mit der Inbetriebnahme und dem Erreichen einer Einspeiseleistung von drei Megawatt im dänischen Thyborøn hat er jetzt seine Reifeprüfung bestanden. Insbesondere die Kryotechnik, welche die supraleitenden Spulen auf etwa minus 240 Grad Celsius herunterkühlt, und die supraleitenden Spulen selbst haben sich auch unter Realbedingungen als sehr robust und verlässlich erwiesen. So lief das Kryo-Kühlsystem des Windkraftgenerators in Thyborøn über die gesamten sieben Monate Betriebszeit stabil – ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Serienreife.

In dem Generator wurden vierzig Spulen verbaut. Jede dieser Spulen ist 1,4 Meter lang und 0,2 Meter breit, macht insgesamt etwa 25 Kilometer Supraleiterdraht, erklärt Markus Bauer, Vertriebsleiter bei THEVA. Das ist derzeit ein Viertel der gesamten THEVA-Jahresproduktion, die laut Bauer heute schon möglich ist. Bis Supraleiter bei Windkraftanlagen allerdings den Durchbruch schaffen, braucht es noch ein paar Schritte. Die nächste Stufe ist eine Kleinserie, um Erfahrungen mit supraleitenden Generatoren im Dauerbetrieb zu sammeln. THEVA erwartet, dass supraleitende Generatoren künftig einen relevanten Marktanteil bei großen Windkraftanlagen erreichen können.

THEVA verfolgt mit der ersten Serienfertigung von Supraleitern in Deutschland verschiedene Ziele. Zum einen sollen Supraleiter preislich wettbewerbsfähig zu Kupferleitern werden. Zum anderen ermöglicht diese Technologie den notwendigen Fortschritt in den Bereichen Energieversorgung und Antriebstechnik. Dafür bietet das Unternehmen ein Portfolio von Supraleitern an, die auf die spezifische Anwendung hin optimiert wurden. „Grundsätzlich ist alles machbar“, so Bauer. „Generatoren-Hersteller können mit unserem Material Spulen verschiedenster Geometrien und Leistungsklassen entwickeln und produzieren lassen.“ Die größte Faszination liege dabei in der Reduktion von Größe und somit auch von Gewicht, in einem ohne Supraleitung nicht möglichen Maß.

In der Folge lassen sich große Einsparungen – je nach Applikation – bei den Kosten für Fundament und Stützstruktur, Bauraum oder auch Logistik erzielen. Das zunehmende Interesse unterschiedlicher Branchen und Industriezweige an Supraleitern findet auch in den Anstrengungen zur Normierung seinen Ausdruck: So arbeitet die deutsche Kommission Elektrotechnik zusammen mit der International Electrotechnical Commission an gemeinsamen Lösungen. „THEVA arbeitet als Vertreter aus Deutschland auch aktiv in diesem Normierungsgremium mit“, berichtet Bauer. „Wir haben uns zum Ziel gesetzt, internationale Normen für die zweite Generation der Bandleiter festzulegen, insbesondere mit Blick auf die Stromtragfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Materials.“

THEVA / RK

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