La transición energética alemana obliga a ampliar la red de transporte. Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), junto con el operador de red TenneT, ahora estudia el uso de la tecnología de superconductores como alternativa a los cables de potencia convencionales para tramos de red cortos en el marco del proyecto ENSURE Kopernikus. Los cables superconductores diseñados por KIT para este propósito son eficientes y potentes. Después de una prueba exitosa, podrían permitir una construcción más compacta de líneas de transmisión de energía en la red trifásica.

La longitud de la red de transporte en Alemania asciende a unos 35, 000 km. Para garantizar que la energía producida a partir de fuentes de energía renovables llegue a los lugares donde se necesita, Está previsto ampliar la cuadrícula en aproximadamente 5, 300 km en el curso de la energiewende. En el marco de proyectos piloto, Está previsto que los cables subterráneos se utilicen cerca de ciudades y pueblos en particular. Se podrían lograr grandes ventajas si se reemplazaran parcialmente por sistemas de cables superconductores, . Este es el resultado de un estudio de viabilidad realizado por KIT en cooperación con el operador de red TenneT en el marco del proyecto ENSURE de Kopernikus. Está previsto que el estudio esté terminado a finales de este año y también cubrirá aspectos ecológicos y económicos.

El estudio de viabilidad se basa en conceptos de cable y refrigeración especialmente diseñados para la tensión de 380 kilovoltios (kV) de la red de transporte alemana. "Este es un gran desafío técnico, porque la tecnología de superconductores nunca se ha utilizado antes en este nivel de voltaje, "dice el profesor Mathias Noe del Instituto de Física Técnica de KIT, quien coordina el proyecto de desarrollo. "Ahora hemos demostrado que esto es técnicamente factible con nuestros nuevos conceptos de cable". El sistema de cable está diseñado para una potencia continua de 2, 300 megavatios (MW). Las pérdidas bajo una carga de alta corriente son significativamente menores que las de una línea aérea comparable o cables convencionales con un conductor de cobre. La tecnología de superconductores también podría ser ventajosa en la construcción de líneas de transmisión, explica Hanno Stagge, quien gestiona el proyecto en TenneT:"Un sistema de cable convencional en la red de transmisión requiere doce cables de alimentación trifásicos. Un sistema de cable superconductor puede transmitir la misma potencia con seis cables". Como resultado, Los operadores de red podrían reducir significativamente el ancho de una línea. Otra ventaja consiste en el hecho de que la configuración del cable compensa el flujo de corriente en la capa de blindaje eléctrico. Como consecuencia, no existe ningún campo magnético fuera del cable y el cable funciona sin emisiones. Pero aún queda un largo camino hacia la madurez. "Después del estudio, el cable, incluidos los manguitos de acoplamiento y las terminaciones necesarias, tendrá que producirse primero. Luego, tendrá que probarse exhaustivamente junto con un sistema de refrigeración, ", Dice Hanno Stagge. Además, se debe abordar el tiempo de espera necesario para enfriar el cable.

Los superconductores son materiales, cuya resistencia eléctrica cae a cero cuando la temperatura desciende por debajo de cierto punto, la llamada temperatura de transición. Como resultado, estos materiales conducen la corriente sin apenas pérdidas. Los nuevos conceptos de cables superconductores para la red de transmisión se basan en los denominados superconductores cerámicos de alta temperatura. Mientras que los superconductores convencionales de baja temperatura tienen temperaturas de transición por debajo de 23 kelvin, es decir, menos 250 ° C, Los superconductores de alta temperatura tienen temperaturas de transición comparativamente altas. Con nitrógeno líquido, se enfrían a una temperatura de funcionamiento de aproximadamente 77 kelvin, es decir, menos 196 ° C, y se puede operar a costos comparativamente bajos, porque se necesita menos energía para enfriar.

La experiencia adquirida por KIT en el proyecto de cable "AmpaCity" muestra que el uso de la tecnología de superconductores en la infraestructura energética realmente funciona. Con más de un kilómetro de longitud, el cable AmpaCity es el cable superconductor de alta temperatura más largo del mundo. Desde 2014, ha garantizado una fuente de alimentación eficiente y estable de aproximadamente 10, 000 hogares en la ciudad de Essen con un voltaje de 11 kV.