Supraleiter

[cfbdsir]

vor 14 Minuten von reko:

Die Hochtempertursupraleiter sind aus einer Keramik die zu Drähten verarbeitet werden muß. Sie können leicht beschädigt werden. Die Supraleitung bricht zusammen wenn der Strom zu hoch wird. Es muß immer noch mit Stickstoff gekühlt und mit Vakuum isoliert werden. Das ist sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb teuer - teurer als eine HGÜ.

Klar aber es gibt extrem hohe Skaleneffekte. Eine Leitung im 1000GW-Bereich kostet nicht das 1000-fache einer 1GW-Leitung. Der Mehraufwand für die Kühlung und Regelung  ist marginal. Auch die Größe der Pipeline in der Kühlmittel, Dämmung, Isolation und Supraleiter sind nimmt nur langsam zu, da die Kühlmittelmenge vom Außenumfang und der Dämmung abhängig ist und nicht von der Übertragungsleistung. Es ließen sich kompakte Leitungen im Terrawattbereich auch über Zeit- und Klimazonen hinweg errichten. Z.b. zwischen USA und Europa. Und Europa und Afrika (Unterseetisch über die Kanaren statt durch islamische Länder). 

[reko]

@cfbdsir Du übersiehst die begrenzte Strombelastbarkeit. Mehr Strom braucht mehr Querschnitt. Damit die Keramik biegbar bleibt muß die Keramik aber zu sehr dünnen Folien verarbeitet werden. Das geht nur bis zu einen maximalen Strom pro Kabel.

[cfbdsir]

vor 4 Minuten von reko:

@cfbdsir Du übersiehst die begrenze Strombelastbatkeit. Mehr Strom braucht mehr Querschnitt. Damit die Keramik biegbar bleibt muß die Keramik aber zu sehr dünnen Folien verarbeitet werden. Das geht nur bis zu einen maximalen Strom pro Kabel.

Und der nimmt unterlineare zu, da der Großteil für die Kühlung und Dämmung draufgeht. Ich finde leider keine Daten dazu nur Schaubilder z.B. Ampacity.

[reko]

Ich bin nicht überzeugt, dass es günstig wird wenn man viele Supraleiterkabel in einen gemeinsamen Kryostaten einzieht.

[cfbdsir]

Der Querschnitt der Leiter scheint bei wenigen Quadratmillimetern zu liegen. 

vor 3 Minuten von reko:

Ich bin nicht überzeugt, dass es günstig wird wenn man viele Supraleiterkabel in einen gemeinsamen Kryostaten einzieht.

Eins. Man braucht immer nur einen Leiter für jede Phase. Man zieht nicht mehrere Leiter ein, sondern baut die Phase dann stärker. Man kann die im Großmaßstab mit extrem hoher Spannung bauen, was den Querschnitt der Leiter nicht vergrößerr, da man bei HGÜ den gasförmigen Isolator als Kühlmittel verwenden kann. Da sind höhere Spannungen als bei Freileitern drin. 

[reko]

vor 5 Minuten von cfbdsir:

Der Querschnitt der Leiter scheint bei wenigen Quadratmillimetern zu liegen. 

Eins. Man braucht immer nur einen Leiter für jede Phase. 

Ich hatte oben erklärt dass es einen maximalen Strom pro Querschnitt und einen maximalen Querschnitt pro Kabel gibt. Ab diesen Maximalstrom skaliert der Strom linear mit der Anzahl der Kabel.

Der geringe Querschnitt resultiert daraus dass die Dicke des kermischen Bandes sehr gering sein muß.

[cfbdsir]

vor 6 Minuten von reko:

Ich hatte oben erklärt dass es einen maximalen Strom pro Querschnitt und einen maximalen Querschnitt pro Kabel gibt.

Klar und der liegt bei Ampera bei 40MW /110 KV= 364 A. Die Leiter scheinen nur einige Quadratmillimetern Querschnitt zu haben.

Ca 1/100 der Leitung besteht aus dem Leiter. Wenn man statt 40MW 40GW nimmt und statt 110 KV 1100 KW dann braucht man nur einen 100fachen Leiterquerschnitt. Statt z.b. 10mm2 dann 100mm2. Die Leitung hätte dann nur wenige dm Durchmesser, da Kühlmittel und Isolationsquerschnitt nur unwesentlich zulegen. Ist doch simpel, oder?

 

Damit lassen sich dann erst einmal leistungsstarke HGÜ- Punktverbindungen schaffen. Z.b. zwischen Offshore  Windpark und Ballungsraum.

 

 

[reko]

Auch im Vakuum braucht man eine Isolationsstrecke. Man muß den Strom auch hochtransformieren und in die Hochspannungsleitung ein- und ausleiten. Im Vakuum steigt die Isolationsstrecke progressiv mit der Spannung. (Bild).

 

[cfbdsir]

Gute Quelle! Man sieht hervorragend den überlinearen Anstieg der Isolationsstärke bei steigender Spannung. Was mir nicht bewusst war ist, dass Vakuum für hohe Spannungen aufgrund des asymptotischen Verlaufs ungeeignet zu sein scheint. Da Luft größtenteils aus Stickstoff, einem sehr billigen Kühlmittel für sehr billige Supraleiter besteht, dürfte der Verlauf der Luftkurve ähneln. Wünscht man einen Siedepunkt unterhalb der Normaldrucklinie dann fährt man die Kühlanlage im Teilvakuum (wie in einer Haushaltswärmepumpe/Kühlschrank etc) und nähert sich der Vakuumlinie. Es lassen sich dann hohe Spannungen bei geringem Gesamtrohrquerschnitt handhaben. Ein niedriger Querschnitt ermöglicht geringe Verlegekosten. Z.B. mit einem billigen Kabelpflug statt teurer Horizontalbohrung.

 

Ein weiterer Punkt, der meine Annahme stärkt, dass Energie auch zukünftig weniger knapp wird.

Falls die Leitungen billig genug sind kann man auch auf HGÜ verzichten und damit die Leiter in alle Spannungsebenen des Drehstromnetzes integrieren so wie bei Ampera in Essen.

Welche Rohstoffe benötigt manfur die gängigen kostengünstigen Supraleiter? Leider habe ich mich bei Linde Zwangsabfindung lassen, sodass ich bei Industriegasen raus bin. Die dürften die größten Profiteure sein.

[reko]

Man braucht das Vakuum um den Kälteverlust zu minimieren (Kryostat = Dewar Gefäß). Je höher der Druck des Isolationsgases um so besser die Spannungsfestigkeit aber auch um so größer die Wärmeleitung. Bei Transformatoren will man so die Verlustleistung abführen. In einen Kryostat will man das nicht.

 

Es gibt inzwischen sehr viele Materialen mit Hochtemperatursupraleitung (Nobelpreis für La_2-xBa_xCuO₄) oft mit Seltenen Erden und Kupferoxid, idR teuer herzustellen.

Interessant wird das erst wenn man keine Kühlung mehr braucht. Die maximal mögliche Stromdichte hängt von der Kühltemperatur ab. Die Tabellenwerte der Sprungtemperatur ohne Stromfluß nützen nichts, da bei dieser Grenztemperatur kein Stromtransport mehr möglich ist.

[cfbdsir]

Zitat

 

 

vor 18 Stunden von reko:

Man braucht das Vakuum um den Kälteverlust zu minimieren (Kryostat = Dewar Gefäß). Je höher der Druck des Isolationsgases um so besser die Spannungsfestigkeit aber auch um so größer die Wärmeleitung. Bei Transformatoren will man so die Verlustleistung abführen. In einen Kryostat will man das nicht.

 

Es gibt inzwischen sehr viele Materialen mit Hochtemperatursupraleitung (Nobelpreis für La_2-xBa_xCuO₄) oft mit Seltenen Erden und Kupferoxid, idR teuer herzustellen.

Interessant wird das erst wenn man keine Kühlung mehr braucht. Die maximal mögliche Stromdichte hängt von der Kühltemperatur ab. Die Tabellenwerte der Sprungtemperatur ohne Stromfluß nützen nichts, da bei dieser Grenztemperatur kein Stromtransport mehr möglich ist.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Magnesiumdiborid

 

Ist ein guter Kandidat. 10kA in einem Leiterseil von 11mm und Kupferkern.

Billig produzierbar.

 

Interessant sind die, die billig herstellbar und mit einem Kabelpflug billig verlegbar sind. Die Kühlung ist aufgrund der Weiterentwicklung der Kältetechnik kein Problem. Warum? Es wird vom Leiter keine Wärme abgegeben. Nur die Wärme aus dem Erdreich muss abgeführt werden. Das sind sehr kleine Energiemengen. Beispiel:

 

Dämmung einer Gigawatt-Fernleitung mit 10 CM PUR Dämmung und Außendurchmesser 32 cm  mit warmeleitzahl 0,024W/mK.

 

Außen-Fläche=  1000m2/km Länge

Wärmedurchgangskorrektur Erdreich (das Erdreich wird gefrostet und wird weniger leitfähig): 0,5. Sprungtemperatur 39K., Erdreich 283K  Sicherheitszuschlag 6K:  30KW pro km.

 

Wenn man in die PUR-Dämmung (wie im Kühlschrank) durch Vakuumpaneele ersetzt dann reduziert sich der Wärmedurchgang um Faktor 10 auf etwa 0,0024W/mK.

 

Dann liegt man bei ca 3KW/km und das entspricht der Leistung einer kleinen Haushalts- Klimaanlage. Für die Stickstoffkühlung muss man jedoch mehrfach kaskadieren.

 

Dafür braucht es auch keine Alientechnologie. Alles benötigte ist Stand der Technik.

Raumtemperatur Supraleiter gibt's bisher nicht und wird es auch vermutlich nicht geben. Es gibt keine wissenschaftlichen Hinweise darauf. Das wäre dann Startrek-Technik und gerade nicht vorhanden und umsetzbar wie der seit 2002 bekannte bilige Hochtemperaturaufpralleiter MgB2.

[reko]

Magnesiumdiborid ist kein Hochtemperatursupraleiter sondern ein klassischer Supraleiter. Sprungtemperatur 39 K bedeutet Kühlung mit flüssigen Helium. Das ist extrem aufwendig und teuer. Für den großtechnischen Einsatz gäbe es nicht genug Helium. Es wird bei der Erdöl/Erdgasförderung als Beiprodukt gewonnen. Es stammt aus dem radioaktiven Zerfall.

Ein Kilo Bor kostet 2194€.

Wikipedia: "Die Herstellung von reinem Magnesiumdiborid, wie es für Supraleiter benötigt wird, ist aufwendig."

 

Mit unseren heutigen Wissen wird das nichts, vielleicht sollten wir doch bei den Aliens nachfragen.

[cfbdsir]

vor 47 Minuten von reko:

Magnesiumdiborid ist kein Hochtemperatursupraleiter sondern ein klassischer Supraleiter. Sprungtemperatur 39 K bedeutet Kühlung mit flüssigen Helium. Das ist extrem aufwendig und teuer. Für den großtechnischen Einsatz gäbe es nicht genug Helium. Es wird bei der Erdöl/Erdgasförderung als Beiprodukt gewonnen. Es stammt aus dem radioaktiven Zerfall.

Ein Kilo Bor kostet 2194€.

Wikipedia: "Die Herstellung von reinem Magnesiumdiborid, wie es für Supraleiter benötigt wird, ist aufwendig."

 

Mit unseren heutigen Wissen wird das nichts, vielleicht sollten wir doch bei den Aliens nachfragen.

Hinsichtlich Hochtemperatursupraleitung hast du Recht. 

 

 

[cfbdsir]

Hinsichtlich des Heliums wird nur wenig für den Kühlkreislauf benötigt. In einer Klimaanlage sind nur ca 1000g Kühlmittel.

Auf einer kompakten Trasse ließe sich mehr Energie transportieren als auf Freileitungstrassen. Das ohne Verlust. Selbst die Enridicr einer Spipeline lässt sich übertreffen.

 

Zur Knappheit von Rohstoffen. Der Eisenerzanteil in einer Freileitungstrassen ist doch viel teurer als die iebMegen benötigten häufigen Elemente Bor und Helium. Helium lässt dich, da es ohnehin flüssig in die Kühlanlage eingefüllt werden muss als Fraktur bei der Luftverflüssigung gewinnen.

 

Laut Beschreibungen zur Kabelherstellung aus MgB2 ist zu lesen, dass keine hohe Reinheit erforderlich, was es in Verbindung mit der sehr hohen Strombelastbarkeit von 10kA für ein 11mm Verbundseil aus Kupfer wohl sehr billig macht.

 

Selbst wenn man andere Materialien verwendet wird das zeitnah wirtschaftlich. Durch die lang-Technologie hat man gelernt große Mengen flüssigen Methans billig zu handhaben. Das galt vor 20 Jahren als undenkbar.

[reko]

 

Nuclear Engineer Reacts to NileRed Making Superconductors

[TheBride]

Es geht wieder los :

 

 

Edit: Wurde die Einbettung von Twitter / X verändert oder wurde seitens der Platform die externe Verlinkung eingeschränkt? Es handelt sich um folgenden Post:  https://twitter.com/pronounced_kyle/status/1742588127628361809

 

[stagflation]

Auch Heise berichtet: Möglicher Supraleiter mit veränderter Rezeptur

Zitat

Zwei chinesische Forschungsteams haben unabhängig voneinander ein Material hergestellt, das bei -23 Grad Celsius möglicherweise supraleitend wird.