Die verlustfreie Übertragung von Strom ist bereits möglich und wurde sicher auch im Rahmen des schulischen Physikunterrichts schon einmal besprochen. Die Rede ist von Supraleitern. Bisher mussten Supraleiter extrem gekühlt werden um erwartungsgemäß zu funktionieren. Forschern ist nun jedoch eine kleine Sensation gelungen. Mit der Hilfe eines neu entdeckten Aggregatzustandes, könnte die Energieübertragung in Zukunft revolutioniert werden.


Supraleiter
Stickstoff gekühlter Supraleiter schwebt über Dauermagneten (TU Dresden) Bild: Wimox CC BY-SA 3.0

Supraleiter waren bisher unkonventionell

Bisher mussten Supraleiter auf dreistellige Minusgrade extrem abgekühlt werden, so dass diese im praktischen Einsatz mehr Energie für die Kühlung verschlingen, als eigentlich zugewonnen wird. Somit sind Supraleiter bisher nur der Forschung und Hochtechnologie vorbehalten gewesen. Das könnte sich jedoch bald ändern. Einem internationalen Forscherteam ist es schließlich gelungen Atome so zu manipulieren, dass aus einem isolierenden Material ein Supraleiter hergestellt werden konnte. Das Experiment geht auf den bereits 1937 erstmals entdeckten „Jahn-Teller-Effekt“ zurück. Dieser existierte bisher nur in der Theorie.

Die Wissenschaftler brachten nun den praktischen Nachweis, dass Supraleitfähigkeit auch anders entstehen kann. Über den Fund des neuen „Jahn-Teller-Metalls“ berichten die Forscher im Fachblatt „Science Advances“. Laut dem Bericht reicherten die Forscher sphärische Moleküle aus Kohlenstoffatomen (Fullerene) mit Rubidium-Atomen an. Dabei wurden die Rubidium-Atomen so manipuliert, dass sich der Aggregatzustand der Substanz änderte. Hauptsächlich sind die geläufigen Aggregatzustände flüssig, fest und gasförmig bekannt. Es gibt jedoch noch weitaus mehr. Die Supraleitfähigkeit ist ein weiterer Aggregatzustand. In diesem Zustand kann Strom zur 100 Prozent, also verlustfrei, transportiert werden. Allerdings muss das Material bisher durch Helium oder Stickstoff auf dreistellige Minusgrade abgekühlt werden um den Effekt erzielen zu können.


Die neue Art der Supraleiter erfordert jedoch keine Kühlung mehr. Weitere Forscher müssen die Ergebnisse nun erst einmal reproduzieren. Im Vergleich zu Supraleitern, gehen beim Transport von Strom durch Kupferkabel sechs Prozent verloren. Das ist dem elektrischen Widerstand der Kupfermoleküle geschuldet.

Kosteneinsparung bei den erneuerbaren Energien

Die Substanz mit der die Wissenschaftler experimentierten nahm, je nach Manipulation der Rubidium-Atome unter anderem den Zustand eines Isolators, eines Metalls, eines Magneten oder eines Supraleiters an. Dieses neue Super-Metall eröffnet den Forschern zufolge eine ganz neue Bandbreite im Hinblick auf die praktische Nutzung. Schließlich könnte schon bald Haushaltsstrom verlustfrei transportiert werden, was zuletzt auch die Energie-Effizienz steigert. Darüber hinaus können die neuen Supraleiter auch bei modernen Windkraftanlagen als Direktantriebstechnik für Windturbinen der nächsten Generation zum Einsatz kommen. Richtungsweisende Entwicklungen moderner Generatoren würden dabei eine Gewichtsersparnis von 40 Prozent herbeiführen. Somit können in Zukunft auch die Kosten für erneuerbare Energien gesenkt werden.

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