Die dezentrale Einspeisung gewinnt durch den verstärkten Einsatz der regenerativen Energien (Solar, Wind, Biomasse) zunehmend an Bedeutung. Dementsprechend wird es zukünftig einen erheblichen Umbau der Netze und auch der Schutztechnik geben. Wichtige Begriffe in diesem Zusammenhang sind: Netzanbindung, Netzrückwirkungen, Power Quality, Schaltanlagen, Transformatoren, Kabel, Leitungen, Instandhaltung, Netzberechnung, HGÜ Hochspannungsgleichstromübertragung, Netzstationen, Mittelspannungsschaltanlagen, Diagnose, Hochspannungsschaltanlagen, Leitungsbau, Energiespeicher, Netzschutz.
Supraleitung
Das Phänomen der Supraleitung fasziniert Wissenschaftler und Ingenieure seit der Entdeckung 1911 durch den Holländer Heike Kamerlingh Onnes. Technisch relevante Supraleiter, wie z. B. Legierungen aus Niob und Titan gibt es jedoch erst seit der Mitte der sechziger Jahre. Sie werden mit flüssigem Helium auf etwa minus 269 °C abgekühlt und können daher nur in wärmeisolierten Behältern (Kryostate) betrieben werden. Dieser Typ von Supraleiter (Tieftemperatur-Supraleiter genannt) wird heute in großem Maßstab vor allem im Bereich der Forschung und der Medizin eingesetzt. Im Elektromaschinenbau befinden sich supraleitende Magnetscheider in der Anwendung und in der Energietechnik sind supraleitende Magnete für die Fusion mit Tieftemperatur-Supraleitern entwickelt worden. Die Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleitung im Jahr 1986 durch Karl Alexander Müller und Georg Bednorz ermöglicht die Kühlung der Supraleiter durch flüssigen Stickstoff bei minus 196 °C. Die Kühlung mit flüssigem Stickstoff hat zwei entscheidende Vorteile. Erstens ist flüssiger Stickstoff deutlich preiswerter als flüssiges Helium und zweitens ergibt sich durch das höhere Temperaturniveau ein wesentlich höherer Wirkungsgrad der Kühlung. Durch diese Entdeckung hat die Supraleiterforschung weltweit einen enormen Aufschwung erhalten, nicht zuletzt deswegen weil die Wirtschaftlichkeit vieler Anwendungen signifikant erhöht wurde. In der Energietechnik können supraleitende Betriebsmittel wie Generator, Transformator, Kabel, Strombegrenzer und Energiespeicher dazu beitragen die Zuverlässigkeit, die Energieeffizienz und die Qualität der Netze deutlich zu erhöhen. Derzeit sind eine Vielzahl von ersten Prototypen und Demonstratoren für diese Betriebsmittel entwickelt worden und befinden sich teilweise schon im ersten Netzeinsatz. Grundlage vieler elektronischer Anwendungen der Supraleitung ist der so genannte Josephson Effekt der den Tunnelstrom zwischen zwei Supraleitern beschreibt. Er wurde von Brian D. Josephson 1962 theoretisch vorhergesagt und später in zahlreichen Experimenten verifiziert. Bekannte Anwendungen sind Spannungsstandards oder SQUIDS zur Messung kleinster Magnetfelder. |