LU100160B1

LU100160B1 - Use of a superconducting conductor arrangement and transport system with a superconducting conductor arrangement

Info

Publication number: LU100160B1
Application number: LU100160A
Authority: LU
Inventors: Wolfgang Reiser; Stefan Huwer
Original assignee: Vision Electric Super Conductors Gmbh
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-10-15
Also published as: DE112018001839A5; WO2018185124A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer supraleitenden Leiteranordnung und ein Transportsystem mit einer supraleitenden Leiteranordnung. Die erfindungsgemäße Besonderheit liegt nun darin, dass das eigentlich störende Magnetfeld einer stromdurchflossenen supraleitenden Leiteranordnung zur Versorgung eines Verbrauchers gleichzeitig als elektromagnetisches Schwebesystem für ein Transportmittel genutzt wird. Die Leiteranordnung bildet daher „nebenbei" eine Träger- und/oder Führungsschiene für eine entlang der supraleitenden Leiteranordnung über die Länge körperkontaktfrei mittels des Magnetfeldes in Schwebe haltbaren und bewegbaren Transportkapsel. Der hohe Infrastrukturaufwand für eine sich über die Länge einer supraleitenden Stromleitung erstreckende Kühlung, deren Betrieb zudem hohe Kosten und Energie erfordert, fällt somit nur einmal an. Die dringend benötigten Stromtrassen werden somit zugleich auch ein modernes Transportsystem bzw. umgekehrtThe invention relates to a use of a superconducting conductor arrangement and a transport system with a superconducting conductor arrangement. The particular feature according to the invention lies in the fact that the actually disturbing magnetic field of a current-carrying superconducting conductor arrangement for supplying a consumer is simultaneously used as an electromagnetic levitation system for a means of transport. The conductor arrangement therefore "casually" forms a carrier and / or guide rail for a transport capsule which can be held in suspension and movable along the length of the superconducting conductor arrangement over the length by means of the magnetic field Operation also requires high costs and energy, so only once. The urgently needed power lines are thus also a modern transport system or vice versa

Description

Verwendung einer supraleitenden Leiteranordnung und Transportsystem mit einer supraleitenden LeiteranordnungUse of a superconducting conductor arrangement and transport system with a superconducting conductor arrangement

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer supraleitenden Leiteranordnung und ein Transportsystem mit einer supraleitenden Leiteranordnung.The invention relates to a use of a superconducting conductor arrangement and a transport system with a superconducting conductor arrangement.

Supraleiter (SL) sind dafür bekannt, dass bei Gleichstromanwendungen keine elektrischen Verluste auftreten und hohe Stromdichten möglich sind, wobei die sehr niedrigen Sprungtemperaturen unterhalb von 23 Kelvin den Einsatz von teuren Kühltechniken erfordern. Diese Supraleiter werden heute als Tieftemperatursupraleiter (TTSL) bezeichnet, da ihre Betriebstemperatur bei 4,2 Kelvin oder niedriger liegt. Seit Entdeckung der Supraleitung in Ba-La-Cu-O-Verbindungen sind zahlreiche Hochtemperatursupraleiter (HTSL) gefunden wurden, deren kritische Temperaturen zum Teil mehr als 100 Kelvin über denen der TTSL liegen. Die bisher höchsten Sprungtemperaturen unter Normaldruck wurden mit 133 Kelvin und 135 Kelvin an Hg-Ba-Ca-Cu-O-Verbindungen gemessen. Ein Teil der über fünfzig heute bekannten HTSL weisen Sprungtemperaturen auf, die über der Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs von 77 Kelvin liegen. Dies ermöglicht neue technische Anwendungen der Supraleitung, da die Kühlung mit flüssigem Stickstoff um Größenordnungen billiger als die mit flüssigem Helium ist, welchen die TTSL benötigen. Andere Flüssigkeiten kommen auch in Betracht, sofern ihr Siedepunkt unterhalb der Sprungtemperatur der verwendeten Supraleiter liegt. Es existieren auchSuperconductors (SL) are known to provide no electrical losses and high current densities in DC applications, with very low transition temperatures below 23 Kelvin requiring the use of expensive cooling techniques. These superconductors are today referred to as low temperature superconductors (TTSL) because their operating temperature is 4.2 Kelvin or lower. Since the discovery of superconductivity in Ba-La-Cu-O compounds, numerous high-temperature superconductors (HTSCs) have been found, some of whose critical temperatures are more than 100 Kelvin higher than those of TTSL. The hitherto highest transition temperatures under normal pressure were measured with 133 Kelvin and 135 Kelvin of Hg-Ba-Ca-Cu-O compounds. Part of the more than fifty HTSLs known today have transition temperatures which are above the boiling point of liquid nitrogen of 77 Kelvin. This allows new technical applications of superconductivity, since liquid nitrogen cooling is orders of magnitude cheaper than liquid helium which TTSL requires. Other liquids are also possible, provided that their boiling point is below the critical temperature of the superconductor used. There are also exist

Mitteltemperatursupraleiter (MTSL), wie z. B. MgB2 mit einer Sprungtemperatur von 39 Kelvin und einer typischen Betriebstemperatur von 20-25 Kelvin. Es bestehen Konzepte zur Nutzung der HTSL zur nahezu verlustfreien Leitung eines hohen elektrischen Stromes, insbesondere in Gestalt von Stromschienen, die als Gleichstromverbindung für Hochstromverbraucher, insbesondere Aluminium-, Kupfer- oder Zink-Elektrolysen, Graphitisierungsanlagen, chemische Elektrolysen, wie z.B. Chlor- oder Fluorelektrolyse, DC-Netze oder auch in Rechenzentren mit Versorgung der Server auf DC-Basis, eingesetzt werden können. Derartige Stromschienen müssen Gleichstrom in Größenordnungen von ca. 10 bis mehreren 100 kA tragen.Medium Temperature Superconductor (MTSL), such as B. MgB2 with a critical temperature of 39 Kelvin and a typical operating temperature of 20-25 Kelvin. There are concepts for the use of HTSC for almost lossless conduction of a high electric current, in particular in the form of busbars, which are used as a direct current connection for high current consumers, in particular aluminum, copper or zinc electrolyses, graphitization systems, chemical electrolyses, e.g. Chlorine or fluorine electrolysis, DC networks or in data centers with DC-based servers can be used. Such busbars must carry direct current in the order of magnitude of approximately 10 to several 100 kA.

Ferner ist im Rahmen der Energiewende ein Netzausbau zu den weniger besiedelten Gebieten mit verstërkter Wind- bzw. Photovoltaikstromeinspeisung notwendig sowie eine umstrittene Nord-Süd-Verbindung. In konventioneller Technik wäre dazu ein massiver Einsatz an geeigneten leitfähigen Materialien, insbesondere Kupfer oder Aluminium nötig, welche zudem durch aufwändige Mechanik und Tragwerke gehalten und verlegt werden müssen. Infrastrukturmaßnahmen stoßen regelmäßig auf heftigen Widerstand der Anwohner und Öffentlichkeit. Auf längeren Strecken ergeben sich hohe elektrische Verluste, die durch die Verwendung von Supraleitern vermieden werden können. Jedoch muss eine Kühlung eingesetzt werden, deren Errichtung und Betrieb hohe Kosten und Energie erfordert.Furthermore, as part of the energy transition, grid expansion to the less populated areas with increased wind and photovoltaic power supply is necessary, as well as a controversial north-south connection. In conventional technology would be a massive use of suitable conductive materials, especially copper or aluminum necessary, which must also be held and laid by complex mechanics and structures. Infrastructure measures are regularly met with fierce resistance from local residents and the public. On longer distances, high electrical losses result, which can be avoided by the use of superconductors. However, cooling must be used whose construction and operation requires high cost and energy.

Unabhängig davon werden elektromagnetische Schwebesysteme eingesetzt, beispielsweise bei der Magnetschwebebahn, einem spurgeführten Landverkehrsmittel, das durch magnetische Kräfte in der Schwebe gehalten, in der Spur geführt, angetrieben und gebremst wird. Die Technik ermöglicht hohe Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Steigungen. Bei magnetisch schwebenden Bahnen werden Magnetfelder genutzt, urn Fahrzeuge in einen Schwebezustand zu bringen. Bekannt sind das Elektromagnetisches Schwebesystem (electromagnetic suspension, EMS) und das Elektrodynamisches Schwebesystem (electrodynamic suspension, EDS). Bei EMS magnetisiert ein mit Gleichstrom erregter Elektromagnet das ferromagnetische Material auf der anderen Seite eines Luftspaltes, was eine Anziehungskraft bewirkt. Da das anziehende Verfahren ohne Regelung instabil ware, muss hier eine aktive Luftspaltregelung eingesetzt werden. Dafür sind schnelle und effiziente dynamische Regelungen von entscheidender Bedeutung. Um das Fahrzeug durch Anziehungskräfte anheben zu können, umgreift beim Transrapid System das Fahrwerk die Fahrbahn, wie beispielsweise beim Transrapid. Bei EDS werden magnetische Wechselfelder erzeugt, die auf der Gegenseite in nichtmagnetischen elektrischen Leitern, meist Aluminium, Wirbelströme hervorrufen, die das tiefere Eindringen des magnetischen Feldes verhindern, mit dem Ergebnis einer abstodenden Kraft, zum Beispiel JR-Maglev. EDS ist bei geringen und mittleren Geschwindigkeiten weniger energieeffizient. Bei hohen Geschwindigkeiten führt schon die Bewegung eines gleichförmigen erregenden Feldes zu Wirbelströmen, was den Energieaufwand von EDS senkt, den von EMS steigen lässt.Regardless of electromagnetic levitation systems are used, for example in the maglev, a track-guided land transport, which is held by magnetic forces in suspension, guided in the track, driven and braked. The technology allows high speeds, accelerations and gradients. Magnetically levitated orbits use magnetic fields to levitate vehicles. Known are the electromagnetic levitation system (electromagnetic suspension, EMS) and the electrodynamic suspension system (electrodynamic suspension, EDS). At EMS, a DC-excited electromagnet magnetizes the ferromagnetic material on the other side of an air gap, causing an attractive force. Since the attractive process would be unstable without control, an active air gap control must be used here. Fast and efficient dynamic controls are crucial for this. In order to be able to lift the vehicle by means of attractive forces, the chassis of the Transrapid system encompasses the road, as in the case of the Transrapid. In EDS, alternating magnetic fields are generated which on the opposite side in non-magnetic electrical conductors, usually aluminum, cause eddy currents which prevent the deeper penetration of the magnetic field, resulting in a decaying force, for example JR-Maglev. EDS is less energy efficient at low and medium speeds. At high speeds, the motion of a uniform excitatory field induces eddy currents, which reduces the energy expenditure of EDS, which EMS increases.

Wenn die beiden Système mit supraleitenden Spuien arbeiten, kann nahezu verlustfrei das zum Schweben erforderliche Magnetfeld aufgebaut werden. Anstelle von supraleitenden Spuien können auch massive Supraleiter, die in sich den Abstand zum Magnetfeld aufrecht halten, eingesetzt werden.If the two systems work with superconducting spools, the magnetic field required for levitation can be built up almost loss-free. Instead of superconducting spools, massive superconductors that maintain the distance to the magnetic field can also be used.

Unter dem Begriff „Hyperloop“ wird ein Konzept für ein Hochgeschwindigkeits-transportsystem diskutiert, das insbesondere durch Solarenergie elektrisch getriebene Transportkapseln mit Reisegeschwindigkeiten von bis zu etwa 1125 km/h mittels eines elektromagnetische Schwebesystems schwebend durch eine stark evakuierte Röhre befördern soil. Das Konzept sieht vor, auf Strecken von bis zu 1.500 Kilometern deutlich schneller als mit dem Flugzeug und gleichzeitig deutlich billiger als mit der Bahn zu reisen. Das Teilvakuum ermöglicht Reisegeschwindigkeiten bis knapp oberhalb der bei Normaldruck bestehenden Schallgeschwindigkeit, ohne die Schallmauer durchstoßen zu müssen. Das Konzept setzt in wichtigen Teilen auf die Verwendung bereits verbreiteter und günstig verfügbarer Technik und insgesamt ausschließlich auf bereits verfügbare Technik. Antrieb und Bremsung können beispielsweise über asynchrone Langstator-Linearmotoren erfolgen, die unter anderem auch bei Magnetschwebebahnen wie dem Transrapid verbaut worden sind. Für Notfälle sind zusätzlich eine mechanische Bremse und ein elektrischer Radantrieb vorgesehen.The term "Hyperloop" discusses a concept for a high speed transport system which is intended to propel electrically driven transport capsules, in particular by solar energy, at speeds of up to about 1125 km / h by means of an electromagnetic levitation system through a heavily evacuated tube. The concept envisages traveling at speeds of up to 1,500 kilometers much faster than by plane and at the same time much cheaper than traveling by train. The partial vacuum allows travel speeds to just above the speed of sound at normal pressure, without having to pierce the sound barrier. The concept relies in important parts on the use of already common and cheap available technology and altogether only on already available technology. Drive and braking can be done for example via asynchronous long stator linear motors, which have been installed, inter alia, in magnetic levitation trains such as the Transrapid. For emergencies, a mechanical brake and an electric wheel drive are additionally provided.

In jedem Fall muss eine sich über die Lange der Strecke erstreckende Kühlung eingesetzt werden, deren Errichtung und Betrieb hohe Kosten bzw. Energie erfordert.In any case, it must be used over the length of the route extending cooling, the construction and operation of high cost or energy requires.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Verwendung einer supraleitenden Leiteranordnung bzw. ein verbesserte Transportsystem mit einer supraleitenden Leiteranordnung anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide an improved use of a superconducting conductor arrangement or an improved transport system with a superconducting conductor arrangement.

Diese Aufgabe wird gelost durch eine Verwendung der supraleitenden Leiteranordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, sowie ein Transportsystem mit einer supraleitenden Leiteranordnung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a use of the superconducting conductor arrangement with the features of the main claim, and a transport system with a superconducting conductor arrangement with the features of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wurde zunächst erkannt, dass der Aufwand zur Errichtung und Betrieb einer supraleitenden Leiteranordnung über eine definierte Lange besser genutzt werden kann, wenn diese Leiteranordnung zwei Zwecke gleichzeitig erfüllt.According to the invention, it was first recognized that the outlay for constructing and operating a superconducting conductor arrangement over a defined length can be better utilized if this conductor arrangement fulfills two purposes at the same time.

Zum einen dient die supraleitende Leiteranordnung auch hier dem Leiten eines elektrischen Stroms durch die supraleitende Leiteranordnung von einem Stromeinspeisepunkt entlang der Länge der supraleitenden Leiteranordnung bis zu einem elektrischen Verbraucher. Dies entspricht also einer normalen Stromversorgung zur Versorgung des Verbrauchers mit Strom, wobei die supraleitende Leiteranordnung für besonders lange Strecken bzw. nahezu verlustlose Stromleitung auch höchster Ströme geeignet ist. Der Strom, insbesondere die hier typischen sehr hohen Ströme von mindestens 20 kA bilden eine entsprechend starkes Magnetfeld, welches der Fachmann bislang als storend empfand, da das Magnetfeldes ab einer bestimmten Starke die Sprungtemperatur absinken lässt.On the one hand, the superconducting conductor arrangement also serves to conduct an electrical current through the superconducting conductor arrangement from a current feed point along the length of the superconducting conductor arrangement to an electrical consumer. This corresponds to a normal power supply to supply the load with electricity, the superconducting conductor arrangement is suitable for very long distances or virtually lossless power line and highest currents. The current, in particular the very high currents of at least 20 kA, which are typical here, form a correspondingly strong magnetic field, which the skilled person has hitherto found to be disturbing, since the magnetic field decreases the critical temperature above a certain level.

Die erfindungsgemäße Besonderheit liegt nun darin, dass das eigentlich storende Magnetfeld als elektromagnetisches Schwebesystem für ein Transportmittel genutzt wird. Die Leiteranordnung bildet daher „nebenbei“ eine Trager- und/oder Führungsschiene für eine entlang der supraleitenden Leiteranordnung über die Länge körperkontaktfrei mittels des Magnetfeldes in Schwebe haltbaren und bewegbaren Transportkapsel. Die Prinzipien „elektromagnetisches Schwebesystem“ und "Supraleiterschweben" sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und werden hier nicht vertieft. Dabei ist es égal, welches konkrete Transportsystem verwendet wird, solange sich eine supraleitende Leiteranordnung entlang der Strecke erstreckt, bei welcher der Strom ebenfalls entlang der Stecke fließt. Die Leiteranordnung muss dabei nicht gerade verlaufen, sondern kann Schleifen, Spuien, Mäander Oder dgl. aufweisen.The special feature of the invention lies in the fact that the actually disturbing magnetic field is used as an electromagnetic levitation system for a means of transport. The conductor arrangement therefore "casually" forms a carrier and / or guide rail for a transport capsule which can be held in contact with the surface of the superconducting conductor arrangement over the length and remains free of contact with the body by means of the magnetic field. The principles "electromagnetic levitation system" and "Supraleiterschweben" are basically known from the prior art and are not deepened here. It is égal which concrete transport system is used as long as a superconducting conductor arrangement extends along the route, in which the current also flows along the Stecke. The conductor arrangement does not have to run straight, but may have loops, spools, meanders or the like.

Der hohe Infrastrukturaufwand für eine sich über die Länge einer supraleitenden Stromleitung erstreckende Kühlung, deren Betrieb zudem hohe Kosten und Energie erfordert, fällt somit nur einmal an. Die dringend benötigten Stromtrassen werden somit zugleich auch ein modernes Transportsystem.The high infrastructure cost for extending over the length of a superconducting power line cooling, the operation of which also requires high costs and energy, thus falls only once. The urgently needed power lines thus become at the same time a modern transport system.

Die erfindungsgemäße Lehre kann auch umgekehrt auch auf einem Transportsystem statt einer Stromschiene aufbauen: Dieses Transportsystem weist zunächst eine Führungsstrecke auf, zum Tragen und Führen einer daran angepassten Transportkapsel für Personen und/oder Güter, welche entlang der Führungsstrecke verfahrbar ist. Diese Führungsstrecke kann wie beim Transrapid frei stehen oder wie beim Hyperloop in eine Transportröhre integriert sein. Die Führungsstrecke weist dabei ein elektromagnetisches Schwebesystem mit mindestens einer sich entlang der Führungsstrecke erstreckenden Träger- und/oder Führungsschiene mit einer supraleitenden Leiteranordnung zum körperkontaktfreien Inschwebehalten der Transportkapsel entlang der Transportröhre mittels eines Magnetfeldes auf. Ferner ist notwendigerweise ein Kühlsystem zum Kühlen der supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur vorgesehen sowie einThe teaching according to the invention can conversely also be based on a transport system instead of a busbar: This transport system initially has a guide path for carrying and guiding a transport capsule adapted thereto for persons and / or goods, which can be moved along the guide path. This guideway can be free as in the Transrapid or integrated into a transport tube like the Hyperloop. In this case, the guide path has an electromagnetic levitation system with at least one carrier and / or guide rail extending along the guide path with a superconducting conductor arrangement for keeping the transport capsule body-contact-free along the transport tube by means of a magnetic field. Furthermore, a cooling system is necessarily provided for cooling the superconducting conductor arrangement below its transition temperature and a

Stromeinspeisepunkt zum Einleiten des Stroms in die supraleitende Leiteranordnung zur Erzeugung des Magnetfeldes. Die erfindungsgemäße Besonderheit liegt nun darin, dass ein elektrischer Verbraucher außerhalb der Führungsstrecke in einem Abstand vom Stromeinspeisepunkt an die supraleitende Leiteranordnung angeordnet ist, welcher von dem Strom betrieben wird.Stromeinspeisepunkt for introducing the current in the superconducting conductor assembly for generating the magnetic field. The particular feature according to the invention resides in the fact that an electrical load outside the guide path is arranged at a distance from the current feed point to the superconducting conductor arrangement which is operated by the current.

Der hohe Infrastrukturaufwand für eine sich über die Lange eines elektromagnetischen Schwebesystem mit supraleitender Leitungsanordnung erstreckende Kühlung, deren Betrieb zudem hohe Kosten und Energie erfordert, fällt somit nur einmal an. Das moderne Transportsystem wird somit zugleich auch eine Stromtrasse.The high infrastructure costs for a cooling system that extends over the length of an electromagnetic levitation system with a superconducting line arrangement, whose operation also requires high costs and energy, thus arises only once. The modern transport system is thus also a power line.

Vorzugsweise ist das Transportsystem als Hyperloop-System ausgelegt ist mit den entsprechenden Merkmalen, nämlich einer Führungsstrecke, als druckdichte unter Unterdruck stehende Fahrröhre ausgebildet; und/odereiner druckdichte Transportkapsel, die im Inneren der Fahrröhre verfahrbar ist; und/oder einer Trager- und/oder Führungsschiene, verlaufend entlang und im Inneren derTransportröhre.Preferably, the transport system is designed as a Hyperloop system is formed with the corresponding features, namely a guide path, as a pressure-tight under vacuum driving tube; and / ora pressure-tight transport capsule movable in the interior of the driving tube; and / or a carrier and / or guide rail extending along and inside the transport tube.

Der Nutzen der Erfindung ist dann wirtschaftlich vorteilhaft, wenn die die supraleitende Leiteranordnung eine Stromtragfähigkeit von mindestens 20 kA, vorzugsweise 200 kA aufweist. Es können natürlich auch mehrere Leiteranordnungen mit diesen Stromstärken parallel vorgesehen sein.The utility of the invention is economically advantageous if the superconducting conductor arrangement has a current carrying capacity of at least 20 kA, preferably 200 kA. Of course, several conductor arrangements with these currents can be provided in parallel.

Wenn mehrere supraleitende Leiteranordnungen vorgesehen sind, die als Hin- und Riickleiter ausgelegt sind, ergibt sich ein geschlossener definierte Stromfluss, wobei erfindungsgemäß auch ein alternativer Riickfluss iiber die Erde denkbar ware.If a plurality of superconducting conductor arrangements are provided, which are designed as forward and backward conductors, a closed, defined current flow results, and according to the invention, an alternative return flow across the earth would also be conceivable.

Wenn die Tragschiene den Hinleiter bildet und eine Vielzahl von Führungsschienen zusammen den Rückleiter bilden, kann dabei die Tragschiene ein besonders großes Magnetfeld aufbauen zum Tragen des Gewichts der Kapsel, während die schwächeren Magnetfelder der mehreren Führungsschienen nur zentrierend wirken.If the support rail forms the forward conductor and a plurality of guide rails together form the return conductor, the support rail can thereby build up a particularly large magnetic field for carrying the weight of the capsule, while the weaker magnetic fields of the plurality of guide rails only have a centering effect.

Bevorzugt ist, dass die supraleitende Leiteranordnung in einem Hyperloop-System als Trager- und/oder Führungsschiene eingesetzt wird und die mittels der Magnetkraft in Schwebe haltbare und bewegbare Transportkapsel eine druckdichte Personen- Oder Gütertransportkapsel ist zur luftwiderstandsarmen schnellen Bewegung der Kapsel.It is preferred that the superconducting conductor arrangement is used in a Hyperloop system as a carrier and / or guide rail and the transportable by means of the magnetic force levitating and movable transport capsule is a pressure-tight passenger or freight transport capsule for low-drag fast movement of the capsule.

Wenn die supraleitende Leiteranordnung Hochtemperatursupraleiter umfasst, reduziert sich der Aufwand für Bereitstellung, Befüllung und Kühlung der Kühlanlage.If the superconducting conductor arrangement comprises high-temperature superconductors, the cost of providing, filling and cooling the cooling system is reduced.

Zur Realisierung der Erfindung als Hyperloop, ist bevorzugt vorgesehen, dass die supraleitende Leiteranordnung und die Transportkapsel in einem druckdichten Unterdrucksystem untergebracht sind; und/oder ein Antriebssystem zum Bewegen der Masse entlang der Länge vorgesehen ist; und/oder Druckschleusen vorgesehen mittels welchen die Masse auf Umgebungsdruck Oder zumindest einen im Vergleich zum Unterdrucksystem höheren Druck bringbar sind.To realize the invention as a hyperloop, it is preferably provided that the superconducting conductor arrangement and the transport capsule are accommodated in a pressure-tight vacuum system; and / or a drive system is provided for moving the mass along the length; and / or pressure locks provided by means of which the mass to ambient pressure or at least one compared to the vacuum system higher pressure can be brought.

Die Vorteile der Erfindung kommen besonders zum Tragen über lange Strecken, die im Prinzip beliebig lang sein könnten. Als Minimalwerte wird vorgeschlagen, dass die die supraleitenden Leiteranordnung eine Lange von mindestens 10 km, vorzugsweise 50 km, insbesondere vorzugsweise 100 km aufweist. Dabei ist nicht die Leiterlänge selber gemeint, die ja auch Schleifen, Spuien, Mäander oder dgl. durchlaufen kann, sondern die Länge der Strecke des elektromagnetischen Schwebesystems bzw. des Transportmittels.The advantages of the invention are particularly useful over long distances, which in principle could be as long as desired. As minimum values, it is proposed that the superconducting conductor arrangement has a length of at least 10 km, preferably 50 km, in particular preferably 100 km. It does not mean the length of the conductor itself, which can also run through loops, spools, meanders or the like, but the length of the distance of the electromagnetic levitation system or the means of transport.

Der erfindungsgemäße Anschluss eines gewünschten elektrischen Verbrauchers ist von einem zufälligen, technisch bedingten Stromverbrauch im Sinn einer Verlustleistung des elektromagnetischen Schwebesystems abgegrenzt, dass der angeschlossene Verbraucher eine elektrische Leistung abnimmt bzw. abnehmen kann, welche urn den Faktor 1.000, vorzugsweise 10.000, insbesondere vorzugsweise 100.000 über der in der supraleitende Leiteranordnung auftretenden Verlustleistung liegt.The inventive connection of a desired electrical load is delimited from a random, technical power consumption in terms of power loss of the electromagnetic levitation system that the connected load decreases or can decrease an electrical power, which by a factor of 1,000, preferably 10,000, especially preferably 100,000 about the power dissipation occurring in the superconducting conductor arrangement is.

Die Erfindung kombiniert synergistisch den Stromtransport mit einem modernen Personen-und Gütertransport. Es werden die durch hohe Ströme erzeugten starken Magnetfelder genutzt, mit welchen magnetisches Schweben und Fahren ohne Roll- oder Gleitreibung fast verlustfrei möglich ist. Die idealen Leiter für diese hohen elektrischen Ströme sind Hochtemperatur-Supraleiter (HTS). HTS sind vergleichsweise einfach unter die relativ hohe Sprungtemperatur kühlbar. HTS leiten hohe DC-Ströme ohne elektrischen Widerstand völlig verlustfrei. HTS erlauben magnetisches Schweben ohne Verluste.The invention synergistically combines power transport with modern passenger and freight transport. The strong magnetic fields generated by high currents are used, with which magnetic levitation and driving without rolling or sliding friction is almost lossless possible. The ideal conductors for these high electrical currents are high temperature superconductors (HTS). HTS are comparatively easy to cool under the relatively high transition temperature. HTS conduct high DC currents without electrical resistance completely lossless. HTS allow magnetic levitation without losses.

Der Vortrieb der Kapsel kann elektrisch oder auf beliebig andere Methode erfolgen, wozu auf den umfangreichen Stand derTechnik verwiesen wird.The propulsion of the capsule can be done electrically or by any other method, for which reference is made to the extensive state of the art.

In den Transport bzw. Führungsschienen kann elektrische Leistung in der Größenordnung der neuen für die Energiewende geplanten Stromtrassen übertragen werden. Der Strom kann mit einer Stromreglung für das Schweben konstant gehalten oder der Last einsprechend angepasst werden. Der Energietransport kann dem volatilen Bedarf über Spannungsregelung angepasst werden. Beide Technologien sind seit einigen Jahren vorhanden.In the transport or guide rails, electrical power in the order of magnitude of the new planned for the energy transition power lines can be transmitted. The current can be kept constant with a current control for hovering or the load can be adjusted accordingly. The energy transport can be adapted to the volatile demand via voltage regulation. Both technologies have been available for several years.

Das Magnetfeld im Inneren des Pod geht konstruktionsbedingt gegen Null und stellt somit für Passagiere (mit z.B. Herzschrittmacher) keine Beeinträchtigung dar.The magnetic field inside the pod is designed to zero and thus does not interfere with passengers (with, for example, pacemakers).

Anhand der Fig. 1 wird eine Ausgestaltung der Erfindung stark vereinfacht skizziert. Es handelt sich urn ein Hyperloop-System, welches erfindungsgemäß zum kombinierten Strom-und Material- bzw. Personentransport genutzt wird. 1st es mit einem HTS-Hochstromsystem kombiniert und stellt damit eine äußerst energieeffizient Realisierung dar. Die Trageschiene 1 ist zugleich der Hinleiter und erzeugt dabei das tragende Magnetfeld auf dem die Transportkapsel 2, auch Hyperloop-Pod genannt, schwebt. Nachdem der Strom den Hinleiter verlassen hat und den nicht dargestellten elektrischen Verbrauch durchflossen hat, wird er auf die beiden Rückleiter verteilt, die Bestandteil der beiden Führungsschienen 3 sind. Diese sorgen für die seitliche Führung innerhalb der Transportröhre 4, welche unter Unterdruck steht.With reference to FIG. 1, an embodiment of the invention is greatly simplified sketched. It is a Hyperloop system, which is used according to the invention for combined power and material or passenger transport. It is combined with a HTS high-current system and thus represents an extremely energy-efficient realization. The support rail 1 is also the forward conductor and thereby generates the supporting magnetic field on which the transport capsule 2, also called Hyperloop pod, floats. After the current has left the forward conductor and has flowed through the electrical consumption, not shown, it is distributed to the two return conductors, which are part of the two guide rails 3. These provide for the lateral guidance within the transport tube 4, which is under negative pressure.

Claims

I

Use of a superconductive conductor arrangement (1,3) of a given length a) for conducting an electric current over this length through the superconducting conductor arrangement from a current supply point to an electrical consumer for supplying the consumer with current to form a magnetic field along the length of the superconducting Conductor assembly, and at the same time b) as an electromagnetic levitation system with a support and / or guide rail for a along the superconducting conductor assembly over the length of body contact-free by means of the magnetic field in suspension durable and movable transport capsule (2).

2. Transport system with a guide track (4, 1, 3) for carrying and guiding a adapted transport capsule (2) for people and / or goods, which is movable along the guide track; an electromagnetic levitation system with at least one carrier (1) and / or guide rail (3) extending along the guide path with a superconducting conductor arrangement for keeping the transport capsule (2) free of body contact along the guide path by means of a magnetic field; a cooling system for cooling the superconducting conductor assembly below its transition temperature; a Stromeinspeisepunkt for introducing the current into the superconducting conductor arrangement for generating the magnetic field, characterized in that an electrical load outside the guide path is arranged at a distance from the Stromeinspeisepunkt to the superconducting conductor arrangement, which is operated by the current.

3. Transport system according to claim 2, characterized in that the transport system is designed as a Hyperloop system; and / or the guide path is a pressure-tight under negative pressure driving tube (4) is included; and / or the transport capsule (2) is pressure-tight and can be moved inside the driving tube; and / or the carrier and / or guide rail (1,3) extends along and inside the transport tube (4);

4. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting conductor arrangement has a current carrying capacity of at least 20 kA, preferably 200 kA.

5. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of superconducting conductor arrangement are provided, which are designed as at least forward and return conductors.

6. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that the support rail forms the forward conductor and a plurality of guide rails together form the return conductor.

7. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting conductor arrangement is used in a Hyperloop system as a carrier and / or guide rail and the durable by means of magnetic force levitation and movable transport capsule is a pressure-tight passenger or goods transport capsule ,

8. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting conductor arrangement comprises high-temperature superconductor.

9. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting conductor arrangement and the transport capsule are housed in a pressure-tight vacuum system; a drive system is provided for moving the mass along the length; Pressure locks provided by means of which the mass to ambient pressure or at least one compared to the vacuum system higher pressure can be brought.

10. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting conductor arrangement has a length of at least 10 km, preferably 50 km, in particular preferably 100 km.

11. Use or transport system according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical load decreases or can decrease an electrical power, which is by the factor of 1,000, preferably 10,000, more preferably 100,000 above the power loss occurring in the superconducting conductor arrangement.