2019-04-01  –  2025-06-30

733.386,00 EUR

Karlsruher Institut für Technologie (Großforschungsaufgabe) - Institut für Technische Physik (ITEP), Eggenstein-Leopoldshafen, Baden-Württemberg

03ET1651A

Energiesparende Industrieverfahren - Maschinenbau, Fahrzeugbau, Elektrotechnik, Feinmechanik, Optik, EBM-Waren [EA3250]

01183528/1  –  ja

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)

Energie

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines robusten und wartungsarmen Magnetheizers mit HTS-Leitern der 2. Generation auf der Basis von ReBCO Bandleitern und der Nachweis der technischen und wirtschaftlichen Eignung des Magnetheizers. Konventionelle, induktiv arbeitende Anwärmöfen haben wie in Bild 1 dargestellt einen Wirkungsgrad von ca. 50%, da die Wechselströme eine Rückinduktion in den Induktionsspulen bewirken, und diese Verluste per Leiterinnenkühlung abgeführt werden müssen. Hingegen erzeugt der Magnetheizer mit einer gleichstrombetriebenen, fast widerstandsfreien HTS-Spule ein statisches Magnetfeld. Erst die Drehung der Bolzen im Magnetfeld führt zur Änderung der Induktionsflussdichte und damit zur Induktion einer Spannung im Bolzen. Die in Folge fließenden Wirbelströme, die im Bolzen axial entlang der Oberfläche laufen, an den Stirnflächen die Bolzenseite wechseln und auf der gegenüberliegenden Oberfläche zurückfließen, bilden so einen Stromkreis. Die auftretenden ohmschen Verluste führen zur Erwärmung des Bolzens, die in radialer Richtung wesentlich homogener ist als bei allen anderen Verfahren. Das von den Wirbelströmen aufgebaute Magnetfeld wirkt dem äußeren entgegen, so dass motorisch ein Drehmoment aufgebracht werden muss, das letztendlich die Energie zur Erwärmung einbringt. Die auftretenden systemischen Verluste resultieren im Wesentlichen aus der Kühlung der HTS-Spule und den mechanischen und elektrischen Verlusten im Antriebsstrang und sind im Vergleich zu den konventionellen Verfahren ca. 30 % niedriger. Pro Tonne Aluminium ergibt sich somit eine Energieeinsparung bei einer Aufheizung auf 520°C von 120 kWh.