Mein Name ist Johannes Oswald, Firma Oswald Elektromotoren. Mit etwa 170 Mitarbeitern entwickeln und bauen wir seit 100 Jahren normalleitende Elektromotoren in Miltenberg am Main. Unsere Motoren gehen in Industrie-, Energie- und Automotive Anwendungen. Seit etwa 25 Jahren befassen wir uns u.a. mit der Supraleitung. Hier forschen, entwickeln und bauen wir Magnetfeldspulen oder eben auch HTS – Motoren. Elektromotoren mit Supraleitern zu betreiben, das hei\u00dft vor allem sich auf Probleme einlassen, die man ohne die Supraleitung nicht h\u00e4tte: Der Umgang mit dem Supraleiter selbst, Kryotechnik, Vacuum Technik, neue Verbindungstechniken, neue K\u00fchlmedien, ver\u00e4nderte Materialeigenschaften, viele zus\u00e4tzliche Sicherheitsfragen, usw..<\/p>\n\n\n\n
Die Frage lautet: Warum tun wir uns das eigentlich an?<\/strong><\/p>\n\n\n\n Wir arbeiten mit HTS, weil es eine ganz besondere Hoffnung gibt, ein faszinierendes Ziel am Ende des Tunnels. Ok, supraleitende Motoren haben Wirkungsgrade von fast 100%. Das ist enorm gegen\u00fcber den Verbrennern mit ihren schwachen 30 – 40%. Aber normalleitende E- Motoren haben ebenfalls Wirkungsgrade von bis zu 98%. Aber es gibt noch andere Vorteile: Wenn alles passt, dann l\u00e4sst sich z.B. durch SL die Gr\u00f6\u00dfe eines Elektromotor enorm reduzieren, auf ein Drittel, ein F\u00fcnftel jetziger Motoren. Bei Windgeneratoren im MW Bereich Z.B. w\u00e4re das fantastisch: Transport, tr\u00e4ge Massen, Turmgewicht, alles w\u00fcrde viel einfacher. Oder es l\u00e4sst sich z.B. das Leistungsgewicht einer Maschine immens zu erh\u00f6hen. Z.B f\u00fcr hybrides Fliegen. Auf diesem Gebiet wird derzeit enorm geforscht. Massiv reduzierter Brennstoffbedarf, viel geringere Abgasmengen. NOx und CO2 lie\u00dfen sich enorm reduzieren. Das Leistungsgewicht k\u00f6nnte sich von 0,1kW\/kg auf 15 kW\/kg steigern lasssen. Um so etwas zu erreichen nehmen einige wenige Motor- oder Generatorbauer eine Menge Unannehmlichkeiten auf sich.<\/p>\n\n\n\n Zur\u00fcck zum Supraleiter:<\/strong><\/p>\n\n\n\n Einer der wichtigsten Supraleiter f\u00fcr uns ist eine Keramik: Yttrium-Barium-Kupferoxid. Alle neuen SL Materialentwicklungen basieren auf den Forschungen von den Doktoren Bednorz und M\u00fcller. Also diese SL k\u00f6nnen wir nun als Massivmaterial, als Stack oder als Draht nutzen um Motoren respektive Generatoren daraus zu fertigen. Um Dr\u00e4hte oder B\u00e4nder zu erhalten m\u00fcssen wir versuchen Keramik zu Dr\u00e4hten zu machen. Das klingt nach der Alchemie. Keramik zu Dr\u00e4hten. Wie dem auch sei, diese Aufgabe nehmen uns Supraleiterhersteller wie Teva, Superpower, Superox, Brucker etc. ab. ohne sie br\u00e4uchten wir nicht weitermachen.<\/p>\n\n\n\n Elektromotor:<\/strong><\/p>\n\n\n\n Ein Elektromotor ist ein Energiewandler zwischen elektrischer und mechanischer Energie. Seine aktiven Teile bestehen aus Eisen und Kupfer. Beim Motor flie\u00dft el. Strom rein und es kommt Kraft raus. Beim Generator muss man Kraft einbringen und es kommt Strom raus. Die Maschinen sind fast identisch und ich nenne sie im Folgenden einfach Motor. Es gibt im Motor nur zwei Wirkkr\u00e4fte, den el. Strom in Ampere und mag. Fluss in Tesla. Im normalleitenden Motor arbeiten wir mit ca. 10 A \/mm\u00b2 Stromdichte und etwa 1 Tesla Flussdichte. Mit diesen Werten k\u00f6nnen wir Motorbauer all die wunderbaren Maschinen antrieben, die die Welt bewegen: Mischer, Schredder, Karosseriepressen, S\u00e4gen, Extruder, Werkzeugmaschinen, Sitzverstellung, K\u00fcchenmaschine und die Generator in Kernkraft- und Wind- und Wasserkraftwerken. Motoren in Bohrmaschinen f\u00fcr den hohlen Zahn und den Gotthardtunnel. Alles mit ca. 10 A\/mm\u00b2 Stromdichte und etwa 1 Tesla Flussdichte und das seit etwa 150 Jahren.<\/p>\n\n\n\n So jetzt wollen wir mit der Supraleitung einen Quantensprung machen, eine neue Qualit\u00e4t erreichen.<\/p>\n\n\n\n Zun\u00e4chst brauchen wir SL und stellen Anforderungen an die Band -Hersteller oder anders herum, wir versuchen aus dem, was die Hersteller uns verkaufen, etwas zu machen. Wir ben\u00f6tigen also zweierlei: Str\u00f6me und Felder im Motor und die sollen viel gr\u00f6\u00dfer sein als bei normalleitender Motoren, also z.B. und 200 (A\/mm\u00b2) und 5Tesla(Vs\/m\u00b2). Klassisch ben\u00f6tigen wir im stehenden Teil hohe Str\u00f6me und im drehenden Teil hohe Felder. Wenn wir Gl\u00fcck haben erhalten wir also wunderbare B\u00e4nder, leicht spr\u00f6de, federnd, meist zu breit aber mit immer etwas weniger Stromtragf\u00e4higkeit, als wir gerne h\u00e4tten. – Und, ganz entscheidend, wir brauchen keine Kurzproben sondern z.B. 50m Supraleiter am St\u00fcck ohne Fehlstellen. Und das z.B. 16 mal oder 32 mal. Aus diesen B\u00e4ndern versuchen wir Spulen zu biegen, \u00dcberg\u00e4nge von normal- nach supraleitend herzustellen und auf diesem Weg zu einem funktionsf\u00e4higen Motor zu kommen. Dabei m\u00fcssen wir noch einige Kleinigkeiten bedenken, die uns manchmal sauer aufsto\u00dfen. Z.B Ausdehnungskoeffizienten oder Spannungsfestigkeiten. Jedes Material hat verschiedene Eigenschaften und ausgehend von 22\u00b0C m\u00fcssen wir ja sehr weit nach unten gehen und das Material auf etwa 270, 280 Grad abk\u00fchlen z.B. auf das Niveau von fl\u00fcssig Wassersoff, H2. Leider schrumpfen alle Materialen in unterschiedlicher Weise, das ergibt enorme Spannungen und mancher Versuchsaufbau funktioniert gar nicht, oder nur einmal. Wir wollen aber Maschinen bauen die 100erte von warm \/ kalt Zyklen \u00fcberstehen.<\/p>\n\n\n\n Um wirklich alltagstaugliche Motoren zu erstellen sind die Herausforderungen immens.<\/p>\n\n\n\n SL eignet sich voraussichtlich nur f\u00fcr wenige Motor- und Generatoranwendungen. All das macht nur oder ganz besonders Sinn, wenn es sich um gro\u00dfe leistungsstarke Maschinen handelt. Das liegt auch daran, dass normalleitende Motoren immer schwieriger leicht und kompakt gebaut werden k\u00f6nnen, je leistungsst\u00e4rker sie sind.<\/p>\n\n\n\n Wenn wir Menschen es fertigbringen Windkraftwerke und Flugzeuge supraleitend zu betrieben, dann haben wir enormen Beitrag zur Reduzierung des Kerosinverbrauchs und des Abgasaussto\u00dfes erreichen. Die Zukunft der Energietechnik ist elektrisch und in Teilen auch supraleitend , je weiter wir kommen, desto mehr Anwendungsfelder f\u00fcr Supraleitende Maschinen werden sich auftun.<\/p>\n\n\n\n Mein Name ist Johannes Oswald, Firma Oswald Elektromotoren. Mit etwa 170 Mitarbeitern entwickeln und bauen wir seit 100 Jahren normalleitende Elektromotoren in Miltenberg am Main. Unsere Motoren gehen in Industrie-, Energie- und Automotive Anwendungen. Seit etwa 25 Jahren befassen wir uns u.a. mit der Supraleitung. 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