Forscher erzielen Supraleiter-Rekord – für verlustfreie Stromübertragung
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Physiker der University of Houston haben einen neuen Rekord in der Supraleitung erzielt. Sie können nun Strom unter deutlich einfacheren Bedingungen verlustfrei fließen lassen. Die besonders effiziente Energieversorgung ist damit zwar noch nicht alltagstauglich, rückt jedoch durch diesen Durchbruch ein großes Stück näher.
Energie wird selten dort erzeugt, wo sie tatsächlich auch gebraucht wird. Kraftwerke, Windparks oder Solaranlagen stehen oft weit entfernt von Haushalten oder Industrieanlagen, die auf eine zuverlässige Versorgung angewiesen sind.
Deshalb muss Energie über große Entfernungen transportiert werden, um Angebot und Nachfrage ausgleichen und eine stabile Versorgung sicherstellen zu können. Bei diesem Transportprozess, beispielsweise in Stromleitungen, geht jedoch ein erheblicher Teil der Energie verloren.
Der Grund dafür liegt im elektrischen Widerstand der Materialien. Denn wenn der Strom durch die Leitungen fließt, stoßen Elektronen mit Atomen zusammen, wodurch ein Teil der Energie in Form von Wärme abgegeben wird.
Diese Verluste summieren sich, wenn Strom lange Strecken zurücklegen muss, was die Energieübertragung ineffizient und teuer macht. Eine Lösung für dieses Problem sind Supraleiter, also Materialien, in denen der elektrische Widerstand vollständig verschwindet, sodass Strom ohne Verluste fließen kann.
Physiker der University of Houston haben in ihrer Forschung nun einen Durchbruch erzielt, der die Supraleitung unter deutlich praktikableren Bedingungen ermöglicht. Eine Entwicklung, die ein enormes Potenzial für Stromnetze und eine nachhaltigere Energiewirtschaft bedeuten könnte.
Forscher erzielen Temperaturrekord für Supraleitung
Bereits im Jahr 1911 wurde die Supraleitung entdeckt, nun haben die Wissenschaftler einen entscheidenden Fortschritt erzielt. Diese Entdeckung könnte das Feld einen großen Schritt näher an praktische Anwendungen bringen.
Die Forscher des Texas Center for Superconductivity und des Fachbereichs Physik der University of Houston konnten einen neuen Temperaturrekord für die Supraleitung unter Umgebungsdruck aufstellen. Das ist besonders von Vorteil, da die meisten Supraleiter bisher auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden müssen, was sie teuer und schwierig in der Anwendung macht.
In ihrer Arbeit erreichten die Wissenschaftler eine Übergangstemperatur von 151 Kelvin, also etwa minus 122 Grad Celsius. Der bisherige Rekord aus dem Jahr 1993 lag bei 133 Kelvin, also minus 140 Grad Celsius. Diese Temperatur bezeichnet den Punkt, unterhalb dessen ein Material supraleitend wird und Strom widerstandsfrei fließen kann.
„Bei der Stromübertragung im Netz gehen etwa acht Prozent der Energie verloren“, erklärt Physikprofessor und Hauptautor Ching-Wu Chu. „Wenn wir diese Energie einsparen, sparen wir Milliarden von Dollar, reduzieren den Aufwand erheblich und schonen die Umwelt.“
Die Erhöhung der Übergangstemperatur stellt dabei einen entscheidenden Faktor dar. Denn je näher diese an die Raumtemperatur herangeführt werden kann, desto praktischer und kostengünstiger könnten supraleitende Technologien werden.
Druckabschreckung ermöglicht Temperaturrekord für Supraleitung
Die Entwicklung basiert auf einer „Druckabschreckungs“-Technik. Diese wird bereits in Bereichen wie der Diamantherstellung angewendet.
Die Forscher haben das Material für diesen Vorgang zunächst starkem Druck ausgesetzt, um seine supraleitenden Eigenschaften zu verbessern und seine Übergangstemperatur zu erhöhen. Während das Material unter Druck steht, wird es auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt und anschließend schnell und vollständig vom Druck befreit.
Dieser Vorgang fixiert die verbesserten supraleitenden Eigenschaften und hält das Material so unter normalen Bedingungen stabil. Auch die höhere Übergangstemperatur bleibt so nach Entfernen des Drucks bestehen.
„Diese Entdeckung birgt großes Potenzial“, so Chu. „Wir sind überzeugt, dass wir dieses Potenzial mit genügend Forschern und ausreichend Zeit ausschöpfen können.“
Die Supraleitung bei Umgebungsdruck und Raumtemperatur von etwa 300 Kelvin bleibe demnach weiterhin das ultimative Ziel. Dennoch handle es sich laut der Forscher bei dem neuen Rekord um einen wichtigen Fortschritt und eine bedeutende Entdeckung für die Supraleitungsforschung.
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