Verbundvorhaben: SupraGenSys2 - Demonstration eines voll-supraleitenden Generatorsystems; Teilvorhaben: Auslegung und Konstruktion kompakter Spulenkryostaten für supraleitende Generatoren
Zeitraum
2023-10-01 – 2026-09-30
Bewilligte Summe
124.214,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE3093H
Leistungsplansystematik
Windenergieanlagen - Generator, elektrische Komponenten [EB1214]
Verbundvorhaben
01256347/1 – SupraGenSys2 - Demonstration eines voll-supraleitenden Generatorsystems
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)
Förderprogramm
Energie
Das Gesamtprojekt hat die Entwicklung und Realisierung eines Demonstrators für einen voll-supraleitenden Generator zum Ziel. Die hierfür eigens entwickelten Spulen aus Hochtemperatursupraleiter (HTS) benötigen eine Betriebstemperatur von höchstes 30 K, während sich die Blechpakete des Rotors und Stators auf Umgebungstemperaturniveau befinden. Die zu erwartende AC-Verlustleistung der HTS-Spulen von bis zu 300 W stellt auf diesem Temperaturniveau eine hohe Wärmelast dar. Nach gegenwärtiger Einschätzung ist eine adäquate Kühlung der HTS-Spulen nur mit einer Umlaufkühlung mittels eines tiefkalten Mediums möglich. Für einen effizienten Betrieb des Generators muss der ‚Luftspalt‘ zwischen den HTS-Spulen und den umgebenden warmen Eisenkernen des Rotors und Stators so gering wie technisch möglich ausfallen. Dafür werden Kryostate benötigt, welche die HTS-Spulen äußerst kompakt umschließen und komplett in die Nuten der Aktivteile eingelassen sind (Kryostat-Querschnitt entlang der Nuten ca. 50 x 50 mm²). Der Abstand der gekühlten HTS-Spulen zur warmen Kryostatwand liegt dabei in der Größenordnung von nur 1-2 cm. Da die HTS-Spulen im Betrieb nicht unerhebliche Kräfte erfahren, müssen diese über die Kryostatwand und letztendlich gegen die Eisenkerne abgetragen werden, ohne die Wärmelast auf die Spulen durch Wärmeleitung in Stützbauteilen signifikant zu erhöhen. Diese technischen Anforderungen in Einklang zu bringen ist eine technisch anspruchsvolle und entwicklungsintensive Aufgabe. Bilfinger Noell GmbH wird ein Kühlkonzept erarbeiten und die Auslegung und Konstruktion der Kryostaten durchführen. Darüber hinaus unterstützt Bilfinger bei Montage und Inbetriebnahme. Aufbauend auf den Erkenntnissen durch die Arbeiten für den Demonstrator erfolgt die Auslegung einer Kryostatkonstruktion für künftige HTS-Generatoren der Multimegawatt-Klasse.