Einsatz von Hochtemperatur-Supraleitern in der Magnetschwebetechnik

Research Paper (undergraduate) , 2015 , 42 Pages , Grade: 1,7

Engineering - Industrial Engineering and Management

Die vorliegende Arbeit soll einen Überblick über die Verwendung von Supraleitern in der Magnetschwebetechnik gewähren. Zunächst werden zum tiefgreifenderen Verständnis im zweiten Kapitel die physikalischen Grundlagen der Supraleitung erläutert. Anschließend wird die Verarbeitung technisch relevanter supraleitender Materialien in Spulenmagneten unter herstelltechnischen und sicherheitsrelevanten Gesichtspunkten dargelegt. Im vierten Kapitel werden ihre praktischen Einsatzgebiete in Form von Pilotprojekten erörtert und auf Funktionstüchtigkeit überprüft. In einer abschließenden Diskussion werden die Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst, sowie der gegenwärtige Entwicklungsstand der Supraleitertechnologie im Magnetschwebesektor thematisiert. Dabei soll neben einem Ausblick über potentielle und zukunftsfähige Chancen, aber auch bestehende Restriktionen der Supraleiter, insbesondere der Hochtemperatur-Supraleiter, der Frage nachgegangen werden, ob die Schwebetechnik mithilfe dieser Materialien eine ernstzunehmende Verkehrssystemalternative darstellt.

Durch das stetige Bevölkerungswachstum sowie die Urbanisierung in dichtbesiedelten Ballungszentren, sehen sich diese mit immer größeren Herausforderungen konfrontiert. Neben wachsenden Anforderungen an die Infrastruktur, spielen auch der Wunsch nach Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit zwecks Erhaltung der städtischen Lebensqualität eine entscheidende Rolle. Zusätzlich sind schnelle und zuverlässige Verkehrssysteme für die Personenbeförderung einer lebendigen Großstadt unabdingbar. Die begrenzte Kapazität des Nah- und Fernverkehrs mündet zwangsläufig in Engpässen, als Folge derer die Forderung nach innovativen Transportsystemen wächst. Durch die Entwicklung der Magnetschwebetechnik ist es partiell gelungen, diesen Ansprüchen gerecht zu werden. Magnetschwebebahnen werden aufgrund ihres Schwebeprinzips in elektromechanische und elektrodynamische Systeme unterschieden, wobei letztere den Einsatz von Supraleitern in Form von Spulenmagneten vorsehen. Wissenschaftler sehen die Möglichkeit, dass supraleitende Magnetschwebebahnen die verbleibenden Schwachstellen des Verkehrsnetzes egalisieren können. Mit der Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleiter stieg das Interesse der Erprobung supraleitender Materialien in Feldversuchen und Langstreckentests. Seither wurde an einer Weiterentwicklung der Supraleiter-Technologie im Segment der Schwebetechnik geforscht.

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis und Symbolangaben

1. Einleitung

2. Das Grundphänomen der Supraleitung
2.1 Das Verschwinden des elektrischen Widerstandes
2.2 Die kritischen Einflussgrößen der Supraleitung
2.3 Abgrenzung der Supraleiter I. und II. Art
2.4 Quantenmechanische Erklärungsansätze

3. Hochtemperatur-Supraleiter für technische Anwendungen
3.1 Technisch relevante Materialien
3.2 Aufbau supraleitender Drahtwicklungen
3.3 Schutzvorkehrungen supraleitender Magnetspulen

4. Einsatzgebiete von Supraleitern in der Magnetschwebetechnik
4.1 Konventionelle Niedrigtemperatur-Supraleiter
4.1.1 Der japanische JR-Maglev
4.1.2 Das Maglev-2000 Projekt
4.2 Hochtemperatur-Supraleiter
4.2.1 Das Maglev-Cobra Projekt
4.2.2 Der SuperTrans II
4.2.3 Modifikationen am JR-Maglev

5. Zusammenfassung und Diskussion

Literaturverzeichnis

• College: Mannheim University of Applied Sciences
• Grade: 1,7
• Author: Marco Riedl (Author)
• Publication Year: 2015
• Pages: 42
• Catalog Number: V310969
• ISBN (eBook): 9783668096363
• ISBN (Book): 9783668096370
• Language: German
• Tags: einsatz, hochtemperatur-supraleitern, magnetschwebetechnik