Das Institut für Elektrische Maschinen und Antriebe der Universität Stuttgart (IEMA) erforscht mit Förderung durch das Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMBF) in enger internationaler Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen die völlig neuartigen Eigenschaften und Möglichkeiten der erst 1986 entdeckten, sogenannten „Hochtemperatur-Supraleiter“ (HTLS) für ihren Einsatz in elektrischen Maschinen. Denn über elektrische Generatoren wird heute praktisch die gesamte elektrische Energie erzeugt; davon wird die Hälfte von Elektromotoren in mechanische Antriebsenergie umgewandelt. Bei Einsatz dieser neuartigen Werkstoffe haben sich bislang ungeahnte Möglichkeiten zur Speicherung elektrischer Energie aufgetan: Sei es durch berührungs- und verschleißfreie, äußerst verlustarme supraleitende-magnetische Lager für hochtourige Schwungenergiespeicher (siehe Bild) oder für supraleitende magnetische Speicher oder allgemein für Generatoren oder Elektromotoren aller Art. Energieeinsparungen bei elektrischen Antriebssystemen besitzen ein enormes wirtschaftliches Potential: Nach einer Studie der Europäischen Kommission könnten allein mit den bereits entwickelten Methoden der Kohle- und Ölverbrauch um rund 100 Terawattstunden mit einem Gegenwert von mehreren Milliarden Mark jährlich in Deutschland eingespart werden. Und dabei würde gleichzeitig die Umwelt pro Jahr um mehr als 20 Millionen Tonnen Kohlendioxid und dem entsprechenden Treibhauseffekt entlastet. Und dies gilt noch ohne Berücksichtigung der genannten Einsparmaßnahmen in der Energietechnik durch die Supraleitung.

An einer weiteren technischen Entwicklung zur effizienten Nutzung der elektrischen Antriebsenergie beteiligt sich das Institut für Elektrische Maschinen und Antriebe gemeinsam mit mehreren maschinentechnischen Instituten und Industriefirmen der Erforschung der Anwendungen im Bereich der Mechatronik. Heutige Informationstechnik gestattet es, bislang mechanisch gekuppelte und daher energieverzehrend laufende Antriebsstränge mit intelligenten, über Datenbussysteme gekoppelte elektrische Einzelantriebssysteme flexibel zu betreiben. In Verbindung mit dem Wissen um die elektromagnetischen Vorgänge in Motoren, alle Arten von Arbeitsmaschinen - seien es Fahrzeuge, Be- oder Verarbeitungsmaschinen etc. - nach der Methode des „Systems-Engineering“ äußerst energiesparend zu betreiben. Im einfachsten Fall mechatronischer Anwendungen geht es zum Beispiel um den Ersatz eines mechanischen Gashebelgestänges im Auto durch ein „elektronisches Gaspedal“ mit elektrischem Servomotor und Regler. Die Möglichkeiten reichen bis zur Selbstüberwachung von elektrischen ICE-Antriebsmotoren auf verborgene, sich abzeichnende Läuferschäden. Mittels der sogenannten Informations-Aktorik werden zukünftig die Elektromotoren sogar die mit ihnen gekoppelten Arbeitsmaschinen wie Lüfter usw. auf Schäden an ihren Flügeln und Lagern beziehungsweise auf unzulässige Erwärmungen überwachen und notfalls reagieren.

KONTAKT
Prof. Dr.-Ing. H.-J. Gutt, Institut für Elektrische Maschinen und Antriebe, Pfaffenwaldring 47, 70568 Stuttgart email: gutt@iema.uni-stuttgart.de