Sie sind auch in der Forschung zur Energieeffizienz aktiv und beschäftigen sich mit supraleitenden Motoren.

Das ist ein Spezialgebiet, das mein Vater in den 70er Jahren mit in die Firma gebracht hat. Er war vorher Leiter der Magnetfeldtechnik am Institut für Plasmaphysik am IPP in Garching. Seither beschäftigen wir uns mit Spulentechnik und Supraleitung. Das ist ein Zusatzgeschäft, neben den Motoren, und meist mit F&E verbunden.

Wir haben in den letzten Jahren einige Prototypen gebaut – teilweise für Kunden, teilweise im Zusammenhang mit Forschungsprojekten: In Kürze starten und wir ein neues Projekt mit dem Namen ASuMed. Das Ziel ist die Entwicklung eines Flugzeughybridantriebs: Wir versuchen einen supraleitenden Ein-Megawatt-Motor mit einem enormen Leistungsgewicht zu entwickeln – rund 15 Kilowatt pro Kilogramm, sprich ein ganz leichter Motor, der enorm leistungsstark ist.

Alleine könnten wir uns das nicht leisten, daher arbeiten wir in einem europäischen Konsortium mit einer Reihe von Firmen und Universitäten zusammen. Dazu werden wir auf europäischer Ebene gefördert.

Wie kann man sich das vorstellen? Für die Supraleitung muss sehr viel Energie für die Kühlung aufgebracht werden. Dadurch wird zwar hinterher eine Menge Gewicht eingespart, aber wie steht das im Verhältnis? Kann man das schon effizient einsetzen?

Supraleiter lassen sich bis heute an vielen Stellen leider nicht effizient einsetzen, da haben Sie Recht. Weil die erforderliche Kühlung die Vorteile wieder zunichtemacht. Ich möchte das ganz deutlich sagen: es sind auf diesem Gebiet schon manche Projekte gescheitert. Das Flugzeug ist aber tatsächlich eine faszinierende Chance und es besteht dringend Handlungsbedarf. Die Flugzeugzahlen haben sich in den letzten fünfzehn, zwanzig Jahren verdoppelt und in den nächsten fünfzehn, zwanzig Jahren wird das wieder passieren. Von daher sind hier eine ganze Reihe von Projekten im Gange, die versuchen Verbrauch, Lärm und Ausstoß von Emissionen massiv zu reduzieren. Hier geht es um 50 bis 70 Prozent. Zum anderen ist das Kühlmedium hier eine gute Chance, denn wir wollen als Kühlmedium Wasserstoff nehmen.

Zunächst kühlt es den supraleitenden Motor, beziehungsweise besser: es hält ihn auf Temperatur – und da geht es nicht um viel Energie, jedoch um Temperaturen bei 21 Kelvin. Hinterher wird der Wasserstoff mehrfach energetisch genutzt bevor er letztendlich in der Hybridturbine verbrannt wird. Das heißt, das Kühlmedium das wir benötigen, ist Teil des Brennstoffs für das Flugzeug. Das ist die Idee daran, zu sagen, man hat eine Flüssigkeit dabei, die nebenbei zum Kühlen der Supraleitung verwendet wird und hinterher sowieso – wie das Kerosin sonst auch – verbrannt wird und somit kein Nachteil im Flugzeug ist. Vielmehr ist Wasserstoff im Vergleich zu herkömmlichen Treibstoffen im Vorteil, da bei der Verbrennung lediglich Wasser als Abgas an die Umgebung abgegeben wird. Das ist eine der großen Chancen. Hier kommen die Vorteile der Supraleitung voll zum Tragen.

Des Weiteren sind Sie am Projekt ROKSS (Robuste Kühlung und Sicherheitsdiagnostik für supraleitende Motoren) beteiligt.

Richtig, das ist im Grunde ein Projekt, bei dem die grundlegenden Technologien als Vorarbeiten entwickelt werden, die später in Projekten wie ASuMed, das diesen Sommer startet, ihre Anwendung finden. Diese Entwicklungen sind hochkomplex und wir sind sehr froh, dass wir das ROKSS-Projekt haben, um später ASuMed optimal durchführen zu können. Allerdings: Auch wenn wir nach weiteren drei Jahren mit ASuMed fertig sind, wird noch kein Flugzeug mit einem supraleitenden Motor fliegen, das muss man dazu sagen. Die Entwicklung dauert länger, da hängen noch viele andere Themen mit dran, die wir als kleine Firma nicht alle stemmen können. Aber wir sind ein Teil der Entwicklung und hoffen natürlich, dass Fliegen in Zukunft mit viel geringerem Verbrauch und niedrigeren Geräuschen funktioniert. Daran arbeiten wir sehr gern mit.

Forschung im Detail: Die Zielsetzung des Projektes ROKSS

Ziel des Projektes ist die Effizienzsteigerung von elektrischen Antrieben. Dabei soll neben der reinen Verbrauchseffizienz ebenfalls die Ressourceneffizienz und Produktionseffizienz gesteigert werden. Durch die sehr hohen Stromdichten, die inklusive Kryostat und Supportelementen zehn- bis 20-fach höher als bei der konventionellen Kupfertechnologie sind, kann neben den eigentlichen Verlustreduktion während des Betriebs, ebenfalls Material innerhalb der Produktion eingespart werden. Wodurch neben der Dynamik auch die Leistungsdichte des Systems erhöht werden kann. Die erhöhte Leistungsdichte öffnet neue Anwendungsfelder: beispielsweise Hauptantriebe in der Luftfahrt, bei der mit der konventionellen Kupfertechnologie aktuell keine Marktdurchdringung möglich ist.

Die technischen Ziele dieses Vorhabens sind die Entwicklung eines Statormoduls mit dem Statoren von elektrischen Maschinen mit supraleitenden Wicklungen flexibel aufgebaut werden können. Die Basis des Moduls umfasst im Wesentlichen die supraleitende Wicklung und eine neuartige Kühlung. Besonders soll hier auf die Robustheit und die Zuverlässigkeit des Kühlsystems geachtet werden. Die kurzen thermischen und elektrischen Zeitkonstanten von Supraleitern erfordert eine schnelle Sicherheitsdiagnostik um eine eventuelle Überlast in Echtzeit zu erkennen und das System in einen sicheren Betriebszustand zu überführen. Die Sicherheitsarchitektur soll auf Basis einer statormodulnahen Leistungselektronik umgesetzt werden. Dieses Konzept bietet eine hohe Flexibilität bei einem weiten Leistungsbereich. Neben der eigentlichen Schutzdiagnostik ist der verlustoptimale Betrieb des Supraleiters mit AC-Strömen ein weiteres wichtiges Ziel.

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