THEVA arbeitet erfolgreich an der Serienreife von Hochtemperatur-Supraleitern (HTS)
Supraleiter sind Materialen, die beim Unterschreiten ihrer Sprungtemperatur (kritische Temperatur, Tc), keinen elektrischen Widerstand aufweisen. Um diesen Temperaturpunkt zu erreichen und so möglichst viel Strom auf möglichst kleinem Querschnitt zu übertragen, können die Hochtemperatur-Supraleiter mit verflüssigtem Stickstoff gekühlt werden. Bereits seit 2015 stellt das in Ismaning bei München ansässige Unternehmen mit eigener patentierter Produktionstechnik Hochtemperatur-Supraleiter-Drähte (HTS-Drähte) unter dem Namen THEVA Pro-Line her. Mit dieser innovativen Lösung ist der verlustfreie Transport extrem hoher elektrischer Ströme Realität geworden.
Physiknobelpreis für Dr. Johannes Georg Bednorz und Dr. Karl Alex Müller
Die Geschichte der Supraleiter ist bereits über 100 Jahre alt. Das Phänomen entdeckte Anfang des 20. Jahrhunderts der Niederländer Heike Kamerlingh Onnes, allerdings bei sehr tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. In den Folgejahrzehnten wurden die Erkenntnisse vor allem in der Erzeugung von Magnetfeldern genutzt, zum Beispiel in großen Teilchenbeschleunigern oder bei der Magnetresonanztomographie. Der Durchbruch für Supraleiter kam 1986. Damals entdeckten die beiden Physiker Dr. Johannes Georg Bednorz und Prof. Karl Alex Müller eine Verbindung, die bei wesentlich höherer Sprungtemperatur supraleitend wird. Die Hochtemperatur-Supraleiter waren geboren. Die beiden Forscher bekamen „für ihre bahnbrechende Entdeckung von Supraleitung in keramischen Materialien“ bereits im Folgejahr den Physik-Nobelpreis. Wegen des geringeren Kühlaufwands waren die neuen, keramischen Supraleiter nun auch für die Energietechnik interessant. Die Wissenschaftler haben mit ihrer Forschungsarbeit und der Aufmerksamkeit, die dieses Thema durch die Auszeichnungen erhielt, die Grundlagen für erste Umsetzungen in die Praxis geschaffen. Das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderte AmpaCity-Vorhaben sowie das EU-Projekt EcoSwing sind prominente Beispiele für den fortschreitenden Durchbruch. Sie sind in ihrer Anwendung der HTS-Technologie richtungsweisend, weil sie völlig neue Lösungsansätze für eine platzsparende und besonders energieeffiziente Stromübertragung liefern. THEVA als Lieferant der HTS-Spulen für einen kompakten 3,6 MW Windkraftgenerator im Rahmen des EcoSwing-Projekts schreibt mit an dieser Erfolgsgeschichte. Seit einigen Monaten dreht sich dieser weltweit erste HTS-Windkraftgenerator in Thyborøn an der stürmischen, dänischen Nordküste und liefert Energie. „Ich bin überzeugt, dass die Supraleitung mit ihren vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in vielen Bereichen unseres Alltags Einzug halten wird“, sagte der Physiker und Nobelpreisträger Dr. Georg Bednorz in einem Interview im Jahr 2011. Seit 2017 sitzt der Wissenschaftler im Senior Advisory Council von THEVA und nimmt als beratender Experte teil daran, dies Realität werden zu lassen…
Supraleiter auf dem Weg zur Wettbewerbsfähigkeit
Die Herstellung der HTS-Drähte ist hoch komplex und erklärt die lange Entwicklungszeit. Dass diese Technologie aber vor dem Durchbruch für eine breite Nutzung steht, daran glauben die visionären Macher aus Ismaning. Mit viel Ausdauer und Durchhaltevermögen sind sie kurz davor, etwas zu schaffen, das im Bereich der Stromübertragung Maßstäbe setzen wird. Nach dem Aufbau der Fertigungshalle 2014 und dem Start der Produktion in 2015 stehen nun vor allem die Optimierung des Fertigungsverfahrens und damit die Kostensenkung im Fokus. Das von THEVA entwickelte und patentierte Herstellungsverfahren ermöglicht eine Skalierung zu größeren Produktionsmengen und so eine Reduktion der Kosten. Damit ist das innovative Unternehmen auf dem besten Wege, Hochtemperatur-Supraleiter günstiger als Kupfer werden zu lassen und somit eine echte Alternative zu konventioneller Technik anbieten zu können. Dabei stehen folgende Anwendungsbereiche im Vordergrund: Supraleiter gelten als zukunftweisende Lösung für eine platzsparende und besonders energieeffiziente Übertragung von Strom in Städten aber auch über Land. Kompakte Supraleiter-Erdkabel ersetzen dabei große Kupfererdkabelsysteme oder sogar Freileitungen auf kürzeren Strecken und an neuralgischen Punkten. Die Vorteile der Technologie sind dabei eine enge und einfache Legung, Retrofit-Möglichkeiten, keine Bodenerwärmung und keine elektromagnetischen Felder nach außen. Ein entscheidender Fortschritt für die effiziente Führung und Verlegung in landwirtschaftlich genutzten Flächen und in Siedlungsgebieten.
Was Elektromaschinen angeht, wird es um den Bau von kleineren und kompakteren Generatoren für Windkraftanlagen gehen, wie beim Projekt EcoSwing, um den Bau von Großgeneratoren, um große Motoren für Schiffe, sowie leichte Hochleistungsantriebe, die das elektrische Fliegen überhaupt erst möglich machen.
Darüber hinaus gibt es das weite Feld der Magnettechnik mit Fusion, Medizintechnik (MRT) und Induktionsheizer – für Letzteres hatten Petra Bültmann-Steffin und Dr. Carsten Bührer den Deutschen Umweltpreis 2009 erhalten. Nun hat THEVA zusammen mit Partnern aus der Industrie und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) die Weiterentwicklung dieses hocheffizienten Geräts für die Metallumformung wieder aufgegriffen, um ein Stück deutscher Industriegeschichte fortzuschreiben. Mit ihren 50 Mitarbeitern verfolgt die 1996 gegründete THEVA Dünnschichttechnik GmbH konsequent das Ziel, ihren Wissensvorsprung zu nutzen und das Know-how zur Supraleiter-Technologie am Wirtschaftsstandort Deutschland zu halten. Mit Ansprechpartnern in Asien und den USA ist das Unternehmen aber auch weltweit für seine Kunden präsent. Ob elektrisches Fliegen, e‑Mobilität, Smart City oder Energiewende – erst mit Supraleitern kann das volle Potenzial all dieser Entwicklungen voll ausgeschöpft werden. Der Bandleiterbedarf wird somit steigen. Eine Erweiterung der Produktionskapazitäten für mehrere Großprojekte ist bei THEVA bereits in Planung. Weitere Investitionspartner werden daher gesucht.
