Supergeleidende kabels: maximale transmissiecapaciteit met bijna geen verlies

Wat is supergeleiding?

Supergeleidbaarheid is het wegvallen van elektrische weerstand in sommige materialen, wanneer ze worden gekoeld tot een extreem lage temperatuur.

Dit fenomeen – ontdekt in 1911 – heeft grote gevolgen voor de manier waarop elektriciteit wordt getransporteerd en verdeeld. Door supergeleidende draden of tape in kabels te integreren, is het mogelijk om bijna-perfecte elektrische geleiders te creëren.

Supergeleidingskabels voor elektriciteitstransmissie worden vervaardigd met behulp van materialen die bekend staan als High Temperature Superconductors (HTS). Het woord ‘High’ moet in deze context begrepen worden in verhouding tot het absolute nulpunt. Anders dan de naam misschien doet vermoeden, moet de temperatuur bij hogetemperatuursgeleiding extreem laag worden gehouden (-200 °C). Koeling vindt plaats door een cryogene mantel; een thermisch geïsoleerd omhulsel dat de kabel omringt. Het gebruikte koelmiddel is vloeibare stikstof. Dit is relatief goedkoop, gemakkelijk toe te passen en is onschadelijk voor het milieu.

Nexans is een wereldleider in hogetemperatuursgeleiding* (HTS) voor stroomnettoepassingen. Ons aanbod omvat zowel HTS-kabels als HTS-foutstroombegrenzers. Laten we deze producten nader bekijken.

HTS-kabels – transformeren van stadsenergie

Transmissiesysteembeheerders, netbeheerders en spoorwegbeheerders zoeken naar een manier om te voldoen aan de steeds groeiende vraag naar energie in steden en door vervoersnetwerken.

De HTS-kabels van Nexans zijn ontworpen om aan die vraag te voldoen.

• Minimaal ruimtebeslag – HTS-kabels zijn tot tien keer compacter dan conventionele kabels en lijnen. Er zijn minder kabels en er is geen ruimte tussen fases meer nodig. Dat betekent minder eisen met betrekking tot vergunningen, minder verstoring van de openbare ruimte, snellere uitrol en lagere kosten. 
• Energiebesparing – supergeleidingskabels zijn ultraefficiënte geleiders met een weerstand van nul of bijna nul. Hiermee wordt meer energie bespaard dan nodig is om de geleiders op de lage temperatuur te houden. Conventionele langeafstandstransmissiesystemen met aluminium- en kopergeleiders hebben daarentegen een vermogensverlies van ongeveer 10%. Dit komt neer op ongeveer 180 TWh per jaar in Europa alleen al – genoeg om drie steden van stroom te voorzien.
• Geen warmteontwikkeling – kabels voor supergeleiding geven geen warmte af, ongeacht het vermogen. Dat heeft drie belangrijke voordelen. Ten eerste betekent dit dat HTS-kabels direct in de grond kunnen worden begraven, met als gevolg snellere projectlevering, minder kosten en een grotere diepte dan conventionele kabels, omdat warmteafvoer geen probleem is. Ten tweede betekent het ontbreken van warmteontwikkeling dat de transmissiecapaciteit niet afneemt wanneer andere kabels in de nabijheid worden gelegd. Ten derde is er geen bodemdrogend effect – een belangrijke overweging als HTS-kabels naast conventionele kabels lopen.
• Tunnels zijn niet nodig – zoals hierboven vermeld, kunnen HTS-kabels rechtstreeks worden ingegraven. Dit betekent dat tunnels en leidingen voor kabels niet nodig zijn, zelfs niet bij transmissieprojecten met grote capaciteit. Wanneer er al buizen of tunnels bestaan, verhoogt het achteraf plaatsen van HTS-kabels in de plaats van conventionele kabels de transmissiecapaciteit van deze buizen of tunnels aanzienlijk.
• Minimale elektromagnetische velden – HTS-kabels zijn volledig afgeschermd om de vorming van elektromagnetische velden te voorkomen, de effecten op de omliggende infrastructuur tot een minimum te beperken en de bezorgdheid van het publiek over stralingen weg te nemen.

Internationaal toonaangevende innovatie: tot onze projecten horen onder meer het LIPA 138kV AC-kabelproject in Long Island (VS) en de AmpaCity 10kV AC-verbinding in Essen (Duitsland); ‘s werelds langste supergeleidende kabel, die al zeven jaar in gebruik is.