. . . Ein knappes Jahrhundert nach der Entdeckung der ersten Supraleiter wird das physikalische Phänomen alltagstauglich. Diese Materialien haben bei sehr tiefen Temperaturen keinen elektrischen Widerstand mehr und können Strom daher verlustfrei leiten. Vielfältige Anwendungen sind nunmehr in greifbare Nähe gerückt.

Die meist keramischen Wundermaterialien sind nicht mehr nur in den Kernspintomographen gut ausgestatteter Krankenhäuser zu finden. Auch Energieversorger, Motorenbauer und Chiphersteller interessieren sich zunehmend für die Technik.

Schiffsmotoren mit höherem Wirkungsgrad
Die Entwickler lernen, die Brüchigkeit der meisten supraleitenden Materialien, die mit flüssiger Luft oder gar flüssigem Helium weit unter den Gefrierpunkt gekühlt werden müssen, besser in den Griff zu bekommen. Schiffe könnten schon bald mit der Energie sparenden Technik fahren. «Die Motoren sind nur halb so groß und schwer wie vergleichbare Dieselmotoren und können deutlich schneller beschleunigen», schwärmt Heinz-Werner Neumüller, der bei Siemens Supraleiterantriebe entwickelt. Zudem hätten sie einen höheren Wirkungsgrad. In spätestens fünf Jahren soll die Technik marktreif sein.

Das Institut für Physikalische Hochtechnologie Jena (IPHT) arbeitet zusammen mit Moskauer Forschern an supraleitenden Pumpen für Wasserstoff betriebene Flugzeuge. Der Elektromotorenhersteller Oswald im bayerischen Miltenberg entwickelt Motoren auf Supraleiter-Basis, die zunächst in hydraulischen Pressen, etwa bei der DVD-Herstellung, Anwendung finden sollen, sowie in der Prüfung von Automotoren.

Fahrzeuge, die auf Magneten schweben
Eine gänzlich andere Vorstellung von Transportsystemen der Zukunft hat Ludwig Schultz vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden. Vergangenen Herbst stellte er einen Wagen vor, den starke Supraleiter-Magneten wenige Zentimeter über dem Boden schweben lassen können.

Der Auftrag, damit eine Straßenbahn anzutreiben, sei zwar noch nicht in Sicht. «Aber Chip- und Pharmahersteller haben ihr Interesse bekundet», sagt Schultz. Denn der Transport auf der Supraleiter-Schiene ist nicht nur geräuschlos und stoßfrei. «Es entsteht auch kein Abrieb, was in Reinräumen wichtig ist.»  

Höchstspannung in dünnen Drähten
Stromkonzerne setzen ebenfalls große Hoffnungen in die Wundertechnik. Sie wollen damit ihre Netze effizienter und sicherer machen. Da der Strom durch Supraleiter ohne Verlust fließt, erhitzt sich das Kabel nicht. Die Drähte können trotz Höchstspannungen sehr dünn sein. Zudem lassen sich Supraleiter als Kurzschlusssicherung einspannen.

«Die supraleitenden Eigenschaften sind nur bis zu einer bestimmten Spannungsstärke gegeben», erklärt Peter Komarek vom Institut für Technische Physik des Helmholtz Forschungszentrums Karlsruhe. «Ist der Strom stärker, wird die Keramik wieder normal leitend -sprich: sie wirkt plötzlich wie ein Widerstand und schützt vor Überlastung.»

Gigantische Batterien lassen sich konstruieren, bei denen die von Supraleitern erzeugten starken Magnetfelder wieder zu Strom umgewandelt werden. Zudem können Supraleiter riesige Schwungräder reibungsfrei am Laufen halten, die bei einem Stromausfall kurzfristig Generatoren antreiben sollen zumindest so lange bis ein Notstromaggregat die Arbeit aufgenommen hat.

Störungen der Herzaktivität messen
Neben der Industrie interessieren sich auch Biologen, Mediziner, Geologen und Archäologen für Supraleiter. Eine Ausgründung des IPHT Jena stellt so genannte SQUIDs (*) her. «Mit dieser Technik lassen sich kleinste Änderungen in Magnetfeldern feststellen», sagt IPHT-Chef Hartmut Bartelt. Kardiologen könnten damit geringste Störungen der Herzaktivität messen.

Ein südafrikanisches Minenunternehmen suche längst per SQUID von der Luft aus nach Bodenschätzen. «Und Archäologen des Museums für Ur- und Frühgeschichte Weimar haben damit vergrabene menschliche Siedlungen gefunden.»


(*) Superconducting Quantum Interference Device