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Prof. Dr.-Ing. Mathias Noe
Bereichsleiter: Supraleitende Materialien & Energieanwendungen

Tel: +49 721 608-23500

Fax: +49 721 608-22849

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SUPRA Gruppen

 

Supraleitende Materialien & Energieanwendungen

Collage_Supra

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Bereichs SUPRA reichen von der Materialforschung über die Modellierung und Komponentenentwicklung bis hin zur Netzintegration und Realisierung von Spezialanwendungen:

Herstellung und Charakterisierung supraleitender Materialien

  • Neue Supraleiter: Untersuchungen zur Gewinnung grundlegender Erkenntnisse zu Massivmaterial- und Dünnschichtproben im Hinblick auf Herstellungsverfahren, optimierte Eigenschaften und anwendbare Modifikationen.
  • Anwendbare Supraleiter: Fortentwicklung bereits etablierter Supraleiter in Bezug auf verbesserte supraleitende Eigenschaften und ökonomische Herstellungsverfahren.
  • Charakterisierungsverfahren: Aufbau und Weiterentwicklung innovativer Verfahren zur Untersuchung von Struktur, Stromtragfähigkeit, Wechselstromverlusten, mechanischen Eigenschaften.

Leiterkonzepte

  • Anwendungsspezifische supraleitende Kabel und Komposite: Entwicklung von Kabeln für Gleich- und Wechselstrom, z.B. für hohe Ströme oder Spannungen gemäß den Anforderungen industrieller Anwendungen (z.B. Roebelkabel).

Supraleitende Komponenten

  • Energietechnische Komponenten: Entwicklung von Prototypen, z.B. Fehlerstrombegrenzer, Transformatoren, Energiespeicher, rotierende Maschinen einschließlich aller Design- und Materialfragen bis hin zum fertig getesteten Demonstrator.
  • Kleinmagnete und Spezialanwendungen: Innovative Anwendungen etablierter oder neuer Supraleiter z.B. für alternative Magnetkonzepte oder Anwendungen im Weltraum.  

Modellierung und Simulation:

  • Modellierung von Wechselstromverlusten: Für Leiter, Kabel oder Komponenten werden die supraleitenden Wechselstromverluste analytisch oder numerisch berechnet und experimentell verifiziert.
  • Modellierung von supraleitenden Komponenten oder Teilen davon im Hinblick auf mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften.
  • Modellierung zum Stabilitätsverhalten: Leiter, Komponenten, insbesondere Wicklungen, werden bzgl. Ihres Verhaltens in kritischen Betriebszuständen, etwa bei Fehlerströmen, simuliert und optimiert.
  • Modellierung von Energienetzen: Das Verhalten supraleitender Betriebsmittel in elektrischen Netzen und daraus abgeleitete Möglichkeiten ihrer Optimierung werden simuliert, insbesondere die Einbindung erneuerbarer Energien ins Verteilernetz.

Netzintegration der Supraleitung

  • Aufbau und Bereitstellung einer Power Hardware in the Loop Infrastruktur (EnergyLab2.0), in der neuartige supraleitende energietechnische Komponenten und andere auf neuen Technologien beruhende Leistungsbetriebsmittel innerhalb einer virtuellen Netzumgebung unter realistischen und reproduzierbaren Umständen (auch in kritischen Betriebszuständen) getestet werden (Feldtests).
  • Modellierung und Echtzeit-Simulation von realistischen gegenwärtigen und zukünftigen Stromnetztopologien auf verschiedenen Netzebenen.
  • Implementierung, Entwicklung und Optimierung von Simulations-Hardware-Schnittstellen-Algorithmen, die sich an den Anforderungen der wissenschaftlichen Experimente und der eingebundenen Hardware orientieren.
  • Betrieb einer 30 kVA Trainingsstation zur Einführung von Mitarbeitern und Studenten auf Power Hardware in the Loop Systemen.