|
Parijs, 16 november 2005 – Wereldmarktleider in de kabelindustrie Nexans, heeft een consortium opgericht voor de ontwikkeling van een supergeleidende foutstroombegrenzer (SCFCL) op basis van hoge-temperatuur supergeleiders (HTS) voor 110 kV-netwerken. De andere partners in het project zijn Forschungszentrum Karlsruhe, de universiteit van Hannover, EnBW Energie Baden-Württemberg AG en RWE Energy.
Het project werd onlangs in september opgestart en zal zich in eerste instantie richten op de ontwikkeling van een eenfasige SCFCL-module voor laboratoriumtesten. In de tweede fase zal Nexans twee driefasige prototypes bouwen die EnBW Energie Baden-Württemberg AG en RWE Energy in een netwerk zullen testen.
Nieuwe mogelijkheden voor de optimalisatie van netwerkinfrastructuren
HTS-gebaseerde foutstroombegrenzers bieden nieuwe mogelijkheden voor de optimalisatie van een netwerkinfrastructuur door de weerstand tegen kortsluitstroom te verbeteren.
De capaciteit van HTS foutstroombegrenzers is reeds gebleken tijdens het CURL 10-project waarbij een demonstratiemodel met door Nexans vervaardigde onderdelen met succes werd getest in een RWE-netwerk van 10 kV.
HTS onderdelen
 |
De kern van een stroombegrenzer van 110 kV is samengesteld uit hetzelfde supergeleidende materiaal BSCCO 2212 en werd ontwikkeld en vervaardigd door Nexans SuperConductors GmbH (NSC). Deze dochteronderneming van Nexans uit het Duitse Hürth is gespecialiseerd in de productie van de supergeleiders die gebruikt werden in het CURL 10-project. Het materiaal wordt supergeleidend bij temperaturen beneden -180 °C (de kritieke temperatuur van het materiaal) en geleidt elektrische stroom zonder weerstandsverlies. Als de keramische of metaaloxidelaag wordt opgewarmd tot boven de kritieke temperatuur wordt de stroomdichtheid te hoog en verliest het materiaal zijn supergeleidende vermogen. Hetzelfde gebeurt wanneer de supergeleider wordt blootgesteld aan een sterk elektromagnetisch veld. De stroombegrenzer maakt gebruik van deze effecten om onaanvaardbaar hoge stroomdichtheid automatisch te verlagen tot een aanvaardbare vooraf ingestelde waarde. Dit systeem is op zich veilig. Seconden nadat de fout op het netwerk is opgelost, wordt de supergeleidende toestand hersteld en is het netwerk opnieuw klaar voor gebruik. |
Werkingsprincipe van de stroombegrenzer
Voor de stroombegrenzer van 110 kV ontwikkelde Nexans het CURL 10-concept door een magnetisch veld te creëren. “De supergeleider wordt in een spoel ingebracht en parallel geschakeld”, aldus Dr. Joachim Bock, algemeen directeur van NSC.
"Zodra de stroomdichtheid de kritieke waarde overschrijdt, verliest de supergeleider plaatselijk zijn supergeleidende status en vloeit de stroom doorheen de parallel geschakelde spoel. Deze stroom creëert vervolgens een magnetisch veld dat de supergeleider onmiddellijk in een niet-supergeleidende status dwingt over de volledige lengte. Op die manier wordt de stroombegrenzing verbeterd en versneld.” Dr. Bock voorspelt dat het nieuwe concept voor een economische doorbraak zal zorgen in de toepassing van supergeleidende stroombegrenzers. Er is niet alleen minder materiaal nodig, maar ook de kosten voor de koeling dalen"
In het 110 kV-project is NSC niet alleen verantwoordelijk voor de ontwikkeling en productie van de supergeleiders, maar neemt het ook de integratie van de cryostaat en de stroomgeleiders op zich. Nexans Hannover is verantwoordelijk voor de koeltechnologie. Het instituut voor toegepaste natuurkunde van het Forschungszentrum Karlsruhe zal de hoogspanningstechnologie ontwikkelen en speciale testen uitvoeren op de onderdelen. Het zal zich vooral bezighouden met de elektrische isolatie in vloeibaar stikstof. De isolatiematerialen mogen immers niet wezenlijk veranderen gedurende hun 30-jarige levensduur. De universiteit van Hannover (simulaties) en de faculteit toegepaste wetenschappen van de universiteit van Mannheim (wetenschappelijk advies) nemen ook deel aan het project.
Belangstelling van nutsbedrijven voor de verbinding van 110 kV-netwerken
"CURL 10 is ongetwijfeld een van de meeste succesvolle toepassingen van de hoge-temperatuur supergeleider in Duitsland.
Nutsbedrijven tonen dan ook bijzondere belangstelling voor de begrenzers van kortsluitstroom van 110 kV”, zei Dr. Joachim Fröhlingsdorf van het VDI Technologiezentrum, de officiële organisatie die het project uitvoert in opdracht van het ministerie van wetenschapsonderzoek en technologie (BMBF). “We verwachten dat de supergeleidende stroombegrenzer voor een betere netwerkinfrastructuur zal zorgen en de kosten van de netwerkonderdelen zal beperken”, zei professor Calus Neumann, verantwoordelijk voor het beheer van uitrustingsgoederen bij RWE Transportnetz Strom GmbH. Volgens hem zal de technologie vooral toegepast worden voor het verbinden van 110 kV-netwerkgroepen. Op dit moment wordt het 110 kV-netwerk opgedeeld in afzonderlijke netwerkgroepen om te hoge kortsluitstroom te vermijden. Deze netwerkgroepen krijgen stroom via transformatoren van het 220 kV- of 380 kV-netwerk. Het aantal transformatoren wordt zo bepaald dat wanneer er een uitvalt er toch nog voldoende stroom kan worden geleverd. Door supergeleidende kortsluitstroombegrenzers te voorzien, kunnen de netwerkgroepen worden verbonden zonder transformatoren. Dat biedt heel wat kostenvoordelen. “We hebben de technologie van supergeleiders een hele tijd gevolgd en vinden de stroombegrenzer een erg interessante toepassing”, aldus Dr. Wolfram Münch, directeur van de onderzoeksafdeling bij EnBW. ”Daarom zijn we in het project gestapt."
Supergeleiders op grote schaal invoeren
Volgens Dr. Bock is de kortsluitstroombegrenzer de sleutel tot de toepassing van supergeleiders op grote schaal. Andere veelbelovende toepassingen van supergeleiders in energietechnologie zijn onder meer stroomkabels voor hoogvermogen-transmissie bij beperkte spanning en vliegwielen met supergeleidende lagers voor energieopslag..
|
