A transição energética alemã torna necessária a extensão da rede de transmissão. Karlsruhe Institute of Technology (KIT), junto com a operadora da rede TenneT, agora estuda o uso da tecnologia de supercondutores como uma alternativa aos cabos de energia convencionais para seções de rede curtas no âmbito do Projeto ENSURE Kopernikus. Os cabos supercondutores projetados pela KIT para essa finalidade são eficientes e potentes. Após o teste bem-sucedido, eles podem permitir uma construção mais compacta de linhas de transmissão de energia na rede trifásica.

O comprimento da rede de transmissão na Alemanha totaliza cerca de 35, 000 km. Para garantir que a energia produzida a partir de fontes renováveis ​​de energia chegue aos locais onde é necessária, está planejado estender a rede em cerca de 5, 300 km no curso do energiewende. No âmbito de projetos-piloto, cabos subterrâneos são planejados para serem usados ​​perto de cidades e vilarejos em particular. Grandes vantagens poderiam ser alcançadas se eles fossem substituídos parcialmente por sistemas de cabos supercondutores, . Este é o resultado de um estudo de viabilidade realizado pela KIT em cooperação com o operador de rede TenneT no âmbito do projeto Kopernikus ENSURE. O estudo está previsto para ser concluído até o final deste ano e abrangerá também aspectos ecológicos e econômicos.

O estudo de viabilidade é baseado em conceitos de cabos e resfriamento especialmente projetados para a tensão de 380 quilovolts (kV) da rede de transmissão alemã. “Este é um grande desafio técnico, porque a tecnologia de supercondutor nunca foi usada antes neste nível de tensão, "diz o professor Mathias Noe do Instituto de Física Técnica do KIT, quem coordena o projeto de desenvolvimento. "Agora demonstramos que isso é tecnicamente viável com nossos novos conceitos de cabo." O sistema de cabo é projetado para uma potência contínua de 2, 300 megawatts (MW). As perdas sob uma carga de alta corrente são significativamente menores do que aquelas de uma linha comparável acima do solo ou de cabos convencionais com um condutor de cobre. A tecnologia de supercondutor também pode ser vantajosa na construção de linhas de transmissão, explica Hanno Stagge, quem gerencia o projeto na TenneT:"Um sistema de cabo convencional na rede de transmissão requer doze cabos de energia trifásicos. Um sistema de cabo supercondutor pode transmitir a mesma energia com seis cabos." Como resultado, operadores de grade podem reduzir significativamente a largura de uma linha. Outra vantagem consiste no fato de que a configuração do cabo compensa o fluxo de corrente na camada de blindagem elétrica. Consequentemente, nenhum campo magnético existe fora do cabo e o cabo é operado sem quaisquer emissões. Mas ainda é um longo caminho para a maturidade. "Depois do estudo, o cabo, incluindo as luvas de acoplamento e terminações necessárias, terá que ser produzido primeiro. Então, terá que ser testado extensivamente junto com um sistema de resfriamento, "Hanno Stagge diz. Além disso, o tempo necessário para resfriar o cabo deve ser considerado.

Supercondutores são materiais, cuja resistência elétrica cai a zero quando a temperatura cai abaixo de um certo ponto, a chamada temperatura de transição. Como resultado, esses materiais conduzem corrente quase sem perdas. Os novos conceitos de cabos supercondutores para a rede de transmissão são baseados nos chamados supercondutores de cerâmica de alta temperatura. Embora os supercondutores convencionais de baixa temperatura tenham temperaturas de transição abaixo de 23 kelvin, ou seja, menos 250 ° C, supercondutores de alta temperatura têm temperaturas de transição comparativamente altas. Com nitrogênio líquido, eles são resfriados a uma temperatura de operação de cerca de 77 kelvin, ou seja, menos 196 ° C, e pode ser operado a custos comparativamente baixos, porque menos energia é necessária para o resfriamento.

A experiência adquirida pelo KIT no projeto de cabo "AmpaCity" mostra que o uso da tecnologia de supercondutores na infraestrutura de energia realmente funciona. Com mais de um quilômetro de comprimento, o cabo AmpaCity é o cabo supercondutor de alta temperatura mais longo do mundo. Desde 2014, garantiu uma fonte de alimentação eficiente e estável de cerca de 10, 000 residências na cidade de Essen com tensão de 11 kV.