Thermische Modellierung von Hochtemperaturleitern für Freileitungen

Die zunehmend zentralisierte Einbindung von erneuerbaren Energien und der Ausstieg aus der Kernenergie in Deutschland, können zu Versorgungsengpässen im Übertragungsnetz führen. Das Netz muss folglich an die neuen Versorgungsaufgaben angepasst werden. Die Ertüchtigung bestehender Trassen im Sinne des NOVA-Prinzips (Netzoptimierung vor Netzverstärkung vor Netzausbau) mithilfe von Hochtemperaturleitern stellt eine Möglichkeit dar, den maximal übertragbaren Strom einer Freileitung zu erhöhen. Der Einsatz innovativer Materialien setzt die Grenztemperatur von 80 °C bei konventionellen Leitern auf bis zu 210 °C bei Hochtemperaturleitern herauf. Diese Betriebstemperaturen erfordern jedoch eine Validierung und Erweiterung von thermischen Berechnungsmodellen zur Bestimmung der Leitertemperatur und somit der Strombelastbarkeit, um einen zuverlässigen und sicheren Betrieb zu gewährleisten.
Die Zielsetzung dieser Arbeit ist, ausgehend von den bestehenden Modellen zur thermischen Modellierung von Standardleitern, die Übertragbarkeit und Anwendbarkeit dieser auf Hochtemperaturleiter zu untersuchen. Die Zusammenhänge zwischen Leitertemperatur, Strom und Umgebungsbedingungen werden analysiert und Effekte, wie z.B. das Aufkorben der Leiter bei hohen Temperaturen, die bei der Modellierung von Standardleitern vernachlässigt werden, hinsichtlich ihrer Relevanz für Hochtemperaturleiter, betrachtet. Die bestehenden Modelle werden auf ihre Genauigkeit im Hochtemperaturbereich untersucht, um auf diesen Ergebnissen basierende Erweiterungsempfehlungen abzuleiten.