Exkursion nach Essen zum Projekt Ampacity am 6. Juni 2014

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1 Exkursion nach Essen zum Projekt Ampacity am 6. Juni 2014 Ein Bericht von Prof. Dr. Axel Bleckwedel Am Freitag, den 6.Juni 2014 reisten mein Kollege Prof. Dr. Könemund und ich zusammen mit fünf Studierenden meiner Vorlesung Supraleitung zur Firma Westnetz nach Essen, um das Projekt Ampacity zu besichtigen. Es handelt sich dabei um die weltweit erste Installation eines dreiphasigen, supraleitenden Leistungskabels. Das 1km lange Kabel wurde Anfang des Jahres 2014 in Betrieb genommen und ist seitdem ein Teil des innerstädtischen Verteilnetzes. Kurz vor 7 Uhr machten wir uns mit dem VW-Multivan der Ostfalia auf die etwa 320km lange Fahrt, die wir an der Raststätte Lipperland für eine halbstündige Kaffeepause unterbrachen. Die Fahrt verlief reibungslos, so dass wir gegen Uhr bei der Firma Westnetz (sie ist eine 100%ige Tochter des Energieversorgers RWE) in der Altenessener Straße eintrafen. Herr Torsten Kugel (Leiter des Netzbetriebes) und Herr Wilfried Fourné (Personalentwicklung) führten uns in einen Seminarraum. Zunächst trug Herr Kugel über das Kabelprojekt vor, das vom Bundeswirtschaftsministerium mit 5,9 Millionen Euro gefördert wird. Es handelt sich dabei um eine Kooperation von RWE mit dem Kabelhersteller Nexans und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Das 3-phasige Koaxialkabel ist bei einer Betriebsspannung von 10kV für eine Übertragungsleistung von 40 MVA ausgelegt. Das folgende Bild zeigt einen Querschnitt durch das Supraleiterkabel. Deutlich erkennbar sind die koaxial angeordneten drei Phasen sowie der äußere Kupfer- Schirm. Zur Anwendung kommen jeweils etwa 2 bis 3 Dutzend supraleitende Bandleiter, die bei einer Breite von ca. 5mm und einer Dicke von unter 1mm jeweils maximal fast 200 Ampere tragen könnten bei der Temperatur des siedenden Stickstoffs von 77K. Der flüssige Stickstoff als Kühlmittel zirkuliert um einige Kelvin unterkühlt durch das Kabel. Gegenüber Überlast wird das Kabel abgesichert durch drei supraleitende Kurzschlussstrombegrenzer, die bei einem Nennstrom von etwa 2,3kA den Strom im Kurzschlussfall fast momentan auf etwa 5kA begrenzen. Ein großer Vorteil der innerstädtischen supraleitenden Leistungsübertragung liegt darin, dass wegen der enormen erreichbaren Stromdichte die Übertragungsspannung gesenkt und somit auf die 110kV-Spannungsebene verzichtet werden

2 kann. Somit würden auch zahlreiche Umspannanlagen verzichtbar. Die relativ geringe Übertragungsspannung macht das koaxiale Design möglich, wodurch nach außen eine Kompensation der magnetischen Felder erreicht wird. Querschnitt durch das 3-phasige Kabel Bild: Geschäftsbericht der Helmholtz-Gemeinschaft 2014 Streckenverlauf des Kabels in der Essener Innenstadt zwischen den Umspannanlagen Herkules und Dellbrügge. Bild: Kraftwerkforschung aktuell, März 2013

3 Nachdem Herr Kugel das Projekt präsentiert hatte, berichtete Herr Fourné über Einstiegsmöglichkeiten bei RWE sowie über das Bewerbungsverfahren für Hochschulabsolventen. Das Verfahren wird über ein Online auszufüllendes Formular gestartet. Es folgt ein kognitiver Online-Test, an den sich im Erfolgsfall ein gut 30-minütiges Telefoninterview anschließt. Nur Bewerber, die diese Hürden erfolgreich genommen haben, werden zu einem persönlichen Vorstellungsgespräch eingeladen. Grundsätzlich müssen Hochschulabsolventen bei RWE zunächst ein 18-monatiges Trainee-Programm absolvieren. Gegen Uhr wurden wir zum Mittagessen in die Betriebskantine eingeladen. Ich denke, zumindest die Qualität des Essens wäre kein Grund, nicht bei RWE zu arbeiten! Gegen Uhr kam dann der Höhepunkt unserer Exkursion: Die Besichtigung der Umspannanlage Herkules der Startpunkt des supraleitenden Kabels! Also zurück zum Multivan und die Adresse in der Herkulesstraße ins Navi eingeben! Die Fahrt dauerte weniger als zehn Minuten. Die Anlage selbst kann man aufgrund des riesigen Stickstoff-Tanks kaum verfehlen. Unsere beiden Gastgeber waren schon kurz zuvor eingetroffen und schlossen das Tor auf. Der gewaltige Tank für den flüssigen Stickstoff fasst etwa Liter. Der Füllstand wird kontinuierlich erfasst. Unterschreitet er einen festgelegten Wert, ergeht automatisch eine Meldung an die Firma Messer, die für das Wiederauffüllen verantwortlich ist. Dies muss in einem etwa dreiwöchigen Rhythmus geschehen. Weder beim Tank noch bei den sichtbaren Rohrverbindungen deutet irgendetwas auf die sehr tiefe Temperatur des Inhaltes hin keine Dämpfe aus kondensierter Luftfeuchtigkeit und keine Vereisung! Dies spricht für eine sehr effiziente thermische Isolierung. Kein Zweifel: Die Technik für den Umgang mit flüssigem Stickstoff hat seit langem das Laborstadium hinter sich gelassen und ist reif für den kommerziellen Einsatz! Ein Teil der Umspannanlagen, die im Hintergrund zu erkennen sind, konnten seit der Inbetriebnahme des supraleitenden Kabels stillgelegt werden.

4 Das Bild zeigt die supraleitenden Kurzschlussstrombegrenzer (FCL) für die drei Phasen des Kabels. Sie sind in einem Gebäude untergebracht, das sich gegenüber dem Stickstofftank befindet. Ein FCL besteht aus einem Supraleiter, der so ausgelegt ist (Material, Querschnitt, Länge), dass er im Normalbetrieb den Nennstrom problemlos tragen kann. Im Überlastfall hingegen wird die kritische Stromstärke überschritten und der FCL geht in die Normalleitung über. Hierdurch baut sich ein entsprechend großer elektrischer Widerstand auf, der den Strom begrenzt. FCL machen natürlich nicht nur einen Sinn im Zusammenwirken mit supraleitenden Kabeln, sondern können auch in konventionellen Netzen eingesetzt werden. Im Kraftwerk Boxberg beispielweise schützt ein supraleitender FCL den Kraftwerkseigenbedarf. Die gesamte Technik im Umfeld des supraleitenden Kabels arbeitet unspektakulär und gewissermaßen geräuschlos so sehr viel ist von außen nicht zu sehen. Auf diesem Bild erkennt man einige Meter des 40 MVA Kabels, bevor es im Untergrund verschwindet. In dem Metallschrank dahinter befindet sich der Kabelendverschluss. Links außerhalb des Bildes sind die Kurzschlussstrombegrenzer angeordnet.

5 Herr Torsten Kugel gab einige weitere Erläuterungen zum Kabelprojekt. Wenig überraschend war seine Aussage, dass sich bereits Interessenten aus vielen Ländern der Erde das Projekt angeschaut haben. Nach einer knappen Stunde war die Besichtigung vor Ort abgeschlossen und

6 Herr Kugel machte noch ein Foto unserer Exkursionsgruppe. Gegen Uhr begaben wir uns auf die Rückfahrt nach Wolfenbüttel. Es war der Freitag vor Pfingsten und wir mussten uns auf heftigen Reiseverkehr gefasst machen. Genauso kam es dann auch! Wir benötigten etwa 30 Minuten, um aus der Stadt auf die Autobahn A42 zu gelangen. Immer wieder gab es kürzere Stopand-go-Phasen. Wie auf der Hinfahrt legten wir wieder eine Pause bei der Raststätte Lipperland ein, die wir wiederum zu einem Fahrerwechsel nutzten. Bei der Weiterfahrt gab es einen heftigen Stau in der Region von Bad Oeynhausen. Zu allem Übel wurde im Autoradio ein langer Stau auf der A2 bei Hannover angekündigt. Aus diesem Grunde fuhren wir in Bad Nenndorf von der Autobahn ab und umfuhren Hannover südlich auf der B65. Gegen Uhr trafen wir wieder an der Ostfalia ein. Ein zwar anstrengender aber sehr interessanter Ausflug war zu Ende gegangen. Unser großer Dank gilt der Firma Westnetz für ihre Gastfreundschaft insbesondere Herrn Kugel und Herrn Fourné! Bilder Axel Bleckwedel (soweit nicht anders angegeben)