Superkabel voor superstroom /reageer

Superkabel voor superstroom

Voor in hartje Amsterdam wordt gestudeerd op de bouw van een zes kilometer lange supergeleidende stroomkabel. Hiervoor zou een oude gasdrukpijpkabel kunnen worden gebruikt, een type elektriciteitskabel dat ooit in een staalpijp werd aangelegd. De capaciteit van dit type kabels begint ontoereikend te worden voor de voeding van Amsterdam.

Als de koperen leiding in de gasdrukpijpkabel kan worden vervangen door een supergeleidende kabel van het materiaal Triax (een verbinding van enkele metalen, koolstof en zuurstof) zou de capaciteit flink kunnen worden opgevoerd. De transportverliezen in de vorm van warmte zijn dan lager en de stroom hoeft niet eerst tot hoogspanning te worden opgewerkt. Dat scheelt in de kosten.

Volgens projectleider Alex Geschiere van Nuon Tecno gaat het om een wereldprimeur. ‘De langste supergeleidende kabel is zeshonderd meter. En die ligt in de Verenigde Staten (zie kader). In ons project wordt een tien keer langere kabel gebruikt.’ De oude kabel wordt uit de pijp getrokken en de supergeleidende kabel wordt er terug ingetrokken. Door gebruik te maken van bestaande infrastructuur ontstaat op relatief eenvoudig wijze een zes kilometer lange proefopstelling.

Projecten elders

Nabij Detroit werkt sinds vijf jaar de eerste supergeleidende hoogspanningskabel. Drie vuistdikke ondergrondse kabels van een supergeleidend materiaal – met daarin bismuth, strontium, calcium, koolstof en zuurstof – transporteren hier stroom over een lengte van tweehonderd meter. De drie kabels wegen 110 kilogram en vervangen negen koperen leidingen van ruim acht ton. De kabels zijn gemaakt op een spanning van 24 duizend Volt en een stroom van 2400 Ampère.

Met een meetsysteem worden de verliezen in de kabel bijgehouden. Supergeleidende kabels zijn relatief duur. Ten opzichte van koperen kabels ruim tien keer duurder. Veertienduizend inwoners van de oude binnenstad van Detroit zijn afhankelijk van het nieuwe systeem. Het project in Detroit kostte voor aanleg ruim vijf miljoen dollar. In Kopenhagen liep een vergelijkbaar project dat aan 150 duizend huishoudens stroom leverde. Daar was destijds een van de eerste kabels geïnstalleerd. Maar deze kabel is uit bedrijf om plaats te maken voor de bouw van een commerciële variant.

Een reden om te experimenteren met het transport van elektriciteit over supergeleidende kabels is dat door toenemende vraag naar elektriciteit capaciteitsproblemen in de netwerken ontstaan. De bestaande technologie heeft de grenzen van de mogelijkheden bereikt. Oplossingen met nog hogere spanning over de bestaande kabels zijn vaak duur. ‘Een ander belangrijke aanleiding om nieuwe transportwegen te verkennen is de opkomst van duurzame energiebronnen,’ vertelt Geschiere. ‘Aankoppelen van deze bronnen op de netwerken is met de huidige technologie complex en daardoor vaak duur.’ De nieuwste generatie supergeleidende kabels heeft deze problemen niet.

Onmisbaar

Supergeleiding ontstaat als elektronen ongehinderd een weg vinden en de weerstand voor de stroom naar nul loopt. ‘Supergeleidende materialen als keramische koperoxiden worden gebruikt om warmte- of andere weerstandverliezen te beperken,’ vertelt hoogleraar natuurkunde aan de Technische Universiteit Twente Horst Rogalla. ‘Supergeleiding heeft drie meest voorkomende soorten toepassingen. Het gebruik van zeer sterke elektromagneten. Het andere is het opvoeren van de snelheid in elektronische schakelingen. De derde soort is toepassingen in de elektriciteitsvoorzieningen om weerstandsverliezen te beperken.’

Volgens Rogalla biedt supergeleiding uitkomst voor energievoorziening. ‘Nu nog wordt elektriciteit tot hoogspanning opgevoerd om het met relatief weinig weerstandverliezen over grote afstand te kunnen vervoeren’, vertelt hij. ‘Als we van supergeleidende kabels gebruik zouden kunnen maken, kan de spanning omlaag.’