Das Projekt "Teilvorhaben: Implementierung und technische Evaluation des Kabelsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Deutschland AG durchgeführt. Mit einem weltweit einmaligen Projekt will RWE Deutschland neue Wege für die elektrische Energieversorgung in Ballungsgebieten aufzeigen: im Jahr 2013 wird in Essen das derzeit längste Hochtemperatur-Supraleiterkabel (HTS-Kabel) installiert und in Betrieb genommen. Projektpartner sind neben RWE Deutschland Nexans als Hersteller von Kabeln und Kabelsystemen und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT); das Projekt wird durch den Projektträger Jülich (PTJ) betreut. Auf Grund besonderer Vorzüge und der Perspektiven von Supraleitern in der Stromverteilung der Zukunft wird das Projekt 'AmpaCity' vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert. Die Gesamtkosten des Forschungsprojekts belaufen sich auf rund 13,5 Mio. Euro, einschließlich der Förderung durch den Bund in Höhe von rund 6,3 Mio. Euro. Das Pilotprojekt 'AmpaCity' basiert auf einer im Vorfeld erarbeiteten umfassenden Studie, in der untersucht wurde, in wie weit eine Substitution von viel Raum beanspruchenden Hochspannungsanlagen in Innenstädten möglich und sinnvoll ist. Ein wesentliches Ergebnis besagt, dass der Ausbau mit 1 0-kV-HTS-Kabeln aus heutiger Sicht die technisch und wirtschaftlich sinnvollste Alternative darstellt, den Ausbau städtischer Netze mit Hochspannungskabeln zu vermeiden und Umspannanlagen im Innenstadtbereich zurückbauen zu können. Ziel des Projekts 'AmpaCity' ist die Entwicklung und der Feldtest eines supraleitenden 10-kV-Kabels in der Innenstadt von Essen, um in der Praxis nachzuweisen, dass die Supraleitungstechnologie den Anforderungen an einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb in Energieversorgungsnetzen entspricht. Ein HTS-Mittelspannungskabel mit kompaktem konzentrischen Design in Kombination mit einem ebenfalls supraleitenden Kurzschlussstrombegrenzer wird auf einem Kilometer Länge anstelle von konventionellen 110-kV-Kabeln zwei Umspannanlagen im realen Dauerbetrieb verbinden und ist damit die weltweit erste Anwendung für diesen Anwendungsfall. Spezielles Ziel von RWE ist es, das Anwendungspotenzial der HTS-Technologie vor dem Hintergrund der durch die Netzbetreiber in Innenstädten grundsätzlich in Erwägung gezogenen Umstellung von 110/10-kV-Systemen auf 10-kV- Systeme zu testen und zu validieren. Entsprechende positive Ergebnisse der Feldtests vorausgesetzt, ist langfristig ist der Ausbau der HTS-Technologie auf den gesamten 110-kV-Innenstadtring denkbar, um konventionelle 110-kV-Leitungen und 110/10-kV- Umspannanlagen im Stadtzentrum zu ersetzen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung Strombegrenzer und Kühlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nexans Superconductors GmbH durchgeführt. Ziel des vorliegenden Projekts ist die Entwicklung und der Feldtest eines 10-kV-supraleitenden Kabels in der Innenstadt von Essen in der Absicht, konventionelle 110-kV-Leitungen und eine 110/10-kV-Umspannanlage im Stadtzentrum zu ersetzen. Langfristig ist der Ausbau der HTS-Technologie auf den gesamten 110-kV-Innenstadtring geplant, wenn entsprechende positive Ergebnisse der Feldtests vorliegen. Spezielles Ziel von NSC sind Entwicklung und Nachweis der Funktion eines resistiven supraleitendenden Strombegrenzers (SSB) in Kombination mit einem HTS-Kabel für einen hohen Betriebsstrom von 2,3 kA. NSC wird seinem Teilprojekt insbesondere die Entwicklung des zu integrierenden supraleitenden Strombegrenzers (SSB) sowie die Auslegung, Spezifikation, Beschaffung, sowie den Test und die Inbetriebnahme der Kühlanlage durchführen. Zudem wird NSC die Erfordernis von Maßnahmen im Rahmen von Genehmigungsverfahren gemeinsam mit RWE erarbeiten und diese ggf. veranlassen. Des Weiteren wird NSC ND bei der Installation des Supraleiterkabelsystems und Integration in das bestehende Netz ebenso unterstützen wie bei der Untersuchung der Betriebs- und Netzeigenschaften des HTS-Gesamtsystems. NSC wird während der Pilotphase Wartungs- und ggf. Reparaturarbeiten am SSB durchführen. An der technischen Validierung der Studienergebnisse ist NSC, insbesondere mit Fokus auf den SSB, ebenfalls beteiligt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung Kabelsystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nexans Deutschland GmbH durchgeführt. Ziel des vorliegenden Projekts ist die Entwicklung und der Feldtest eines 10-kV-supraleitenden Kabels in der Innenstadt von Essen in der Absicht, konventionelle 110-kV-Leitungen und eine 110/10-kV-Umspannanlage im Stadtzentrum zu ersetzen. Langfristig ist der Ausbau der HTS-Technologie auf den gesamten 110-kV-Innenstadtring geplant, wenn entsprechende positive Ergebnisse der Feldtests vorliegen. Weiteres Ziel von ND ist Design und Fertigung eines Kabelsystems mit konzentrischem Design auf der Basis von HTS-Bändern. ND wird in seinem Teilprojekt insbesondere das theoretische Design des HTS-Kabelsystems und die Berechnung der relevanten Betriebsparameter, die Qualifizierung des Fertigungsprozesses der konzentrischen Kabelader in Fertigungsversuchen, die Entwicklung der Garnituren sowie die Fertigung und den Test eines ca. 30 m langen Prototypen mit Endverschlüssen und Verbindungsmuffe durchführen. Im Anschluss wird ND das 1 km lange Kabel mit Kryostat und Garnituren für den Pilottest fertigen und NSC bei Auslegung, Spezifikation und Beschaffung sowie Test und Inbetriebnahme der Kühlanlage unterstützen. Zudem verantwortet ND die Installation des Kabelsystems und dessen Integration in das bestehende Netz. ND untersucht die Betriebs- und Netzeigenschaften des HTS-Gesamtsystems. Während der Pilotphase wird ND Wartungs- und ggf. Reparaturarbeiten durchführen. ND ist beteiligt an den Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und der Studienvalidierung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklungsarbeiten zum Design und zur Herstellung eines Hochtemperatursupraleiter-Hochstromkabels" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Physik durchgeführt. Ziel sind Entwicklungsarbeiten des Arbeitspakets AP2, Materialuntersuchung und Leiterentwicklung, der Gesamtprojektbeschreibung die das KIT koordiniert. Im Detail ist das Charakterisierung und Auswahl geeigneter HTS Leiter- und Isolierstoffmaterialien bez. wichtiger Eigenschaften für die Anwendung in supraleitenden Kabeln. Das sind u.a. Stabilität, Quenchverhalten, Wechselstromverluste und für die Isolierstoffe Durchschlagfestigkeit und Teilentladungsverhalten. Die Untersuchungen folgen dem Entwicklungsfortschritt der Bandleiter und charakterisieren geeignete Modelle des Kabeldesigns. Ergebnisse aus AP2 werden bei der Beteiligung am AP3 , 'Design und Herstellung des HTS-Systems' verwertet. Die Arbeitsplanung des AP2 beinhaltet die Charakterisierung und Auswahl der HTS Leiter- und Isolierstoffe bezüglich Leiterstabilität, Quenchverhalten, Wechselstromverluste und Durchschlagfestigkeit der Isolierstoffe. AP2 ist die Grundlage für Kabeldesign und -entwicklung in AP3. Parallele Einzelaufgaben sind: Modelle zu AC-Verlusten in dreiphasigen koaxialen Kabelanordnungen, konzeptionelles Design von Kabelproben; Simulation und Messung von AC-Verlusten an Leiter- und Kabelproben; Stromverteilung, Stabilität, Quenchfall im Kontaktbereich und dessen Optimierung; Feldeinflusses auf Stromtragfähigkeit und Leiteranisotropie in Kabelgeometrien; Quenchverhalten und Belastungsgrenzen der Leiterproben/Materialien; Durchschlags- und Teilentladung an kurzen Kabelproben und Isolierstoffen in lN2.