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Title:
USE OF A SUPERCONDUCTING CONDUCTOR ARRANGEMENT AND TRANSPORT SYSTEM HAVING A SUPERCONDUCTING CONDUCTOR ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/185124
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a use of a superconducting conductor arrangement and to a transport system having a superconducting conductor arrangement. The invention is characterized in that the actually disruptive magnetic field of a superconducting conductor arrangement through which current flows, used for supplying a consumer, is used simultaneously as an electromagnetic levitation system for a means of transport. The conductor arrangement thus "incidentally" forms a support and/or guide rail for a transport capsule, which can be held in levitation and moved along the superconducting conductor arrangement, without physical contact, by means of the magnetic field. The high infrastructural expense for cooling, extending over the length of a superconducting power supply line, the operation of which additionally requires high costs and energy, thus is incurred only once. The urgently required electricity lines thus simultaneously also become a modern transport system, and vice versa.

Inventors:
REISER WOLFGANG (DE)
HUWER STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/058539
Publication Date:
October 11, 2018
Filing Date:
April 04, 2018
Export Citation:
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Assignee:
VISION ELECTRIC SUPER CONDUCTORS GMBH (DE)
International Classes:
B60L13/04; H02G15/34
Domestic Patent References:
WO2016126495A12016-08-11
WO1999019195A11999-04-22
Foreign References:
DE3926401A11991-02-14
US5513573A1996-05-07
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
GILLE HRABAL (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Verwendung einer supraleitenden Leiteranordnung (1 ,3) einer bestimmten Länge a) zum Leiten eines elektrischen Stroms über diese Länge durch die supraleitende Leiteranordnung von einem Stromeinspeisepunkt zu einem elektrischen Verbraucher zur Versorgung des Verbrauchers mit Strom unter Bildung eines Magnetfeldes entlang der Länge der supraleitenden Leiteranordnung, und gleichzeitig b) als elektromagnetische Schwebesystem mit einer Träger- und/oder Führungsschiene für eine entlang der supraleitenden Leiteranordnung über die Länge körperkontaktfrei mittels des Magnetfeldes in Schwebe haltbaren und bewegbaren Transportkapsel (2).

2. Transportsystem mit einer Führungsstrecke (4, 1 , 3) zum Tragen und Führen einer daran angepassten Transportkapsel (2) für Personen und/oder Güter, welche entlang der Führungsstrecke verfahrbar ist; einem elektromagnetischen Schwebesystem mit mindestens einer sich entlang der Führungsstrecke erstreckenden Träger (1 ) - und/oder Führungsschiene (3) mit einer supraleitenden Leiteranordnung zum körperkontaktfreien Inschwebehalten der Transportkapsel (2) entlang der Führungsstrecke mittels eines Magnetfeldes; einem Kühlsystem zum Kühlen der supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur; einem Stromeinspeisepunkt zum Einleiten des Stroms in die supraleitende Leiteranordnung zur Erzeugung des Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Verbraucher außerhalb der Führungsstrecke in einem Abstand vom Stromeinspeisepunkt an die supraleitende Leiteranordnung angeordnet ist, welcher von dem Strom betrieben wird.

Transportsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem als Hyperloop-System ausgelegt ist; und/oder die Führungsstrecke eine druckdichte unter Unterdruck stehende Fahrröhre (4) umfasst ist; und/oder die Transportkapsel (2) druckdicht ist und im Inneren der Fahrröhre verfahrbar ist; und/oder die Träger- und/oder Führungsschiene (1 ,3) entlang und im Inneren der Transportröhre (4) verläuft;

Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Leiteranordnung eine Stromtragfähigkeit von mindestens 20 kA, vorzugsweise 200 kA aufweist.

Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere supraleitende Leiteranordnung vorgesehen sind, welche als zumindest Hin- und Rückleiter ausgelegt sind.

Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschiene den Hinleiter bildet und eine Vielzahl von Führungsschienen zusammen den Rückleiter bilden.

Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Leiteranordnung in einem Hyperloop-System als Träger- und/oder Führungsschiene eingesetzt wird und die mittels der Magnetkraft in Schwebe haltbare und bewegbare Transportkapsel eine druckdichte Personen- oder Gütertransportkapsel ist.

8. Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Leiteranordnung Hochtemperatursupraleiter umfasst.

9. Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Leiteranordnung und die Transportkapsel in einem druckdichten Unterdrucksystem untergebracht sind; ein Antriebssystem zum Bewegen der Masse entlang der Länge vorgesehen ist; Druckschleusen vorgesehen mittels welchen die Masse auf Umgebungsdruck oder zumindest einen im Vergleich zum Unterdrucksystem höheren Druck bringbar sind.

10. Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitenden Leiteranordnung eine Länge von mindestens 10 km, vorzugsweise 50 km, insbesondere vorzugsweise 100 km, insbesondere vorzugsweise 1000 km aufweist.

1 1 . Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrischer Verbraucher eine elektrische Leistung abnimmt bzw. abnehmen kann, welche um den Faktor 1 .000, vorzugsweise 10.000, insbesondere vorzugsweise 100.000 über der in der supraleitende Leiteranordnung auftretenden Verlustleistung liegt.

12. Verwendung oder Transportsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportkapsel (2) eine Vorrichtung (21 ) zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes aufweist, deren Gegenmagnetfeld mit dem Magnetfeld der Trägerschiene (1 ) wechselwirken kann, damit die Transportkapsel entlang der Trägerschiene in Schwebe haltbar und bewegbar ist, wobei die Vorrichtung (21 ) zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes umfasst: eine zweite supraleitende Leiteranordnung zum Erzeugen des Gegenmagnetfeldes eine Regelvorrichtung zum Verändern des Gegenmagnetfeldes durch Variation eines Stroms in der zweiten supraleitenden Leiteranordnung eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der zweiten supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur.

13. Transportsystem mit einer Führungsstrecke (4, 1 , 3) zum Tragen und Führen einer daran angepassten Transportkapsel (2) für Personen und/oder Güter, welche entlang der Führungsstrecke verfahrbar ist; einem elektromagnetischen Schwebesystem mit mindestens einer sich entlang der Führungsstrecke erstreckenden Träger (1 ) - und/oder Führungsschiene (3) mit einer supraleitenden Leiteranordnung zum körperkontaktfreien Inschwebehalten der Transportkapsel (2) entlang der Führungsstrecke mittels eines Magnetfeldes; einem Kühlsystem zum Kühlen der supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur; einem Stromeinspeisepunkt zum Einleiten des Stroms in die supraleitende Leiteranordnung zur Erzeugung des Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportkapsel (2) eine Vorrichtung (21 ) zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes aufweist, deren Gegenmagnetfeld mit dem Magnetfeld der Trägerschiene (1 ) wechselwirken kann, damit die Transportkapsel entlang der Trägerschiene in Schwebe haltbar und bewegbar ist, wobei die Vorrichtung (21 ) zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes umfasst: eine zweite supraleitende Leiteranordnung zum Erzeugen des Gegenmagnetfeldes eine Regelvorrichtung zum Verändern des Gegenmagnetfeldes durch Variation eines Stroms in der zweiten supraleitenden Leiteranordnung eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der zweiten supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur.

Description:
VERWENDUNG EINER SUPRALEITENDEN LEITERANORDNUNG UND TRANSPORTSYSTEM MIT EINER SUPRALEITENDEN LEITERANORDNUNG

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer supraleitenden Leiteranordnung und ein Transportsystem mit einer supraleitenden Leiteranordnung.

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 auch 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. Ferner ist im Rahmen der Energiewende ein Netzausbau zu den weniger besiedelten Gebieten mit verstärkter 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.

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, um 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 wäre, 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 abstoßenden 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.

Wenn die beiden Systeme mit supraleitenden Spulen arbeiten, kann nahezu verlustfrei das zum Schweben erforderliche Magnetfeld aufgebaut werden. Anstelle von supraleitenden Spulen können auch massive Supraleiter, die in sich den Abstand zum Magnetfeld aufrecht halten, eingesetzt werden. 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 1 125 km/h mittels eines elektromagnetische Schwebesystems schwebend durch eine stark evakuierte Röhre befördern soll. 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.

In jedem Fall muss eine sich über die Länge der Strecke erstreckende Kühlung eingesetzt werden, deren Errichtung und Betrieb hohe Kosten bzw. Energie erfordert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Verwendung einer supraleitenden Leiteranordnung bzw. ein verbesserte Transportsystem mit einer supraleitenden Leiteranordnung anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst 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. Erfindungsgemäß wurde zunächst erkannt, dass der Aufwand zur Errichtung und Betrieb einer supraleitenden Leiteranordnung über eine definierte Länge besser genutzt werden kann, wenn diese Leiteranordnung zwei Zwecke gleichzeitig erfüllt.

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 störend empfand, da das Magnetfeldes ab einer bestimmten Stärke die Sprungtemperatur absinken lässt. Die erfindungsgemäße Besonderheit liegt nun darin, dass das eigentlich störende Magnetfeld 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 korperkontaktfrei 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 egal, 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, Spulen, Mäander oder dgl. aufweisen. Der Begriff „mittels des Magnetfeldes bewegbare Transportkapsel" umfasst nicht zwingend, dass das Magnetfeld den Antrieb für die Bewegung bildet, sondern drückt lediglich zwingend aus, dass die Kapsel entlang der supraleitenden Leiteranordnung schwebend bewegt, also verschoben werden kann. 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.

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 ein 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. Der hohe Infrastrukturaufwand für eine sich über die Länge 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. Vorzugsweise ist das Transportsystem als Hyperloop-System ausgelegt ist mit den entsprechenden Merkmalen, nämlich einer Führungsstrecke, als druckdichte unter Unterdruck stehende Fahrröhre ausgebildet; und/oder einer druckdichten Transportkapsel, die im Inneren der Fahrröhre verfahrbar ist; und/oder einer Träger- und/oder Führungsschiene, verlaufend entlang und im Inneren der Transportröhre. 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.

Wenn mehrere supraleitende Leiteranordnungen vorgesehen sind, die als Hin- und Rückleiter ausgelegt sind, ergibt sich ein geschlossener definierter Stromfluss, wobei erfindungsgemäß auch ein alternativer Rückfluss über die Erde denkbar wäre.

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.

Bevorzugt ist, dass die supraleitende Leiteranordnung in einem Hyperloop-System als Träger- 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. Wenn die supraleitende Leiteranordnung Hochtemperatursupraleiter umfasst, reduziert sich der Aufwand für Bereitstellung, Befüllung und Kühlung der Kühlanlage.

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.

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 Länge von mindestens 10 km, vorzugsweise 50 km, insbesondere vorzugsweise 100 km, insbesondere vorzugsweise 1000 km aufweist. Dabei ist nicht die Leiterlänge selber gemeint, die ja auch Schleifen, Spulen, Mäander oder dgl. durchlaufen kann, sondern die Länge der Strecke des elektromagnetischen Schwebesystems bzw. des Transportmittels. Der erfindungsgemäße Anschluss eines gewünschten elektrischen Verbrauchers ist von einem zufälligen, technisch bedingten Stromverbrauch im Sinn einer Verlustleistung des elektromagnetischen Schwebesystems dadurch abgegrenzt, dass der angeschlossene Verbraucher eine elektrische Leistung abnimmt bzw. abnehmen kann, welche um den Faktor 1 .000, vorzugsweise 10.000, insbesondere vorzugsweise 100.000 über der in der supraleitende Leiteranordnung auftretenden Verlustleistung liegt.

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.

Der Vortrieb der Kapsel kann elektrisch oder auf beliebig andere Methode erfolgen, wozu auf den umfangreichen Stand der Technik verwiesen wird. Dabei kann grundsätzlich die Transportkapsel selber die Antriebsenergie speichern und/oder die Antriebskraft bereitstellen, z. B.: mittels Propeller oder rekuperativem Linearmotor. Alternativ kann die Antriebsenergie und/oder -kraft der Transportkapsel von außen zugeführt werden, beispielsweise in Form von Überdruck nach dem Prinzip der Rohrpost oder mittels Linearmotor. 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. Während die Transport bzw. Führungsschienen erfindungsgemäß über die Supraleiteranordnung zum Aufbau des zum Schweben benötigten Magnetfeldes verfügen, wird das notwendige Gegenmagnetfeld von an der Transportkapsel befestigten Permanentmagneten bereitgestellt. Deren Magnetfeld weist daher eine invariable Stärke auf. Die oben genannte Stromregelung der Transport- bzw. Führungsschienen wirkt dabei auf deren gesamte Länge. Mehrere unterschiedlich aufgebaute oder beladene gleichzeitig auf einer Führungsschiene eingesetzte Transportkapseln könnten daher nicht die optimale Schwebehöhe erreichen.

Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass die Transportkapsel eine Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes aufweist, deren Gegenmagnetfeld mit dem Magnetfeld der Trägerschiene wechselwirken kann, damit die Transportkapsel entlang der Trägerschiene in Schwebe haltbar und bewegbar ist. Dabei ist die Vorrichtung regelbar, was eine Anpassung der Schwebehöhe ermöglicht. Dazu umfasst die Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes zumindest eine zweite supraleitende Leiteranordnung zum Erzeugen des Gegenmagnetfeldes. Mit konventionellen Spulen und Leitern könnten die notwendigen Magnetfelder nicht in der Transportkapsel mitgeführt werden, ebenso wenig, wie die notwendige Energieversorgung. Ferner ist eine Regelvorrichtung zum Verändern des Gegenmagnetfeldes durch Variation eines Stroms in der zweiten supraleitenden Leiteranordnung vorgesehen. Daher könnten mehrere unterschiedlich aufgebaute oder beladene gleichzeitig auf einer Führungsschiene eingesetzte Transportkapseln einzeln auf deren jeweilige optimale Schwebehöhe eingestellt werden. Ferner wäre bei einer Anpassung der Schwebehöhe mittels Stromregelung in der Trägerschiene hier gleichermaßen die Transport und Führungsschienen in ihrer Eigenschaft als Hin- und Rückleiter von der Stromregelung umfasst, wenngleich in der Regel lediglich eine Veränderung des Magnetfeldes der Trägerschiene benötigt wird.

Das Regelsystem kann beispielsweise die Schwebehöhe mittels Sensoren überwachen und den Strom und damit einhergehend die Stärke des Gegenmagnetfeldes regeln. Das Regelsystem kann zum Erzeugen oder Regeln der hohen Ströme auch anstelle einer Leistungselektronik beispielsweise einen Unipolardynamo umfassen, der nach dem Umkehrprinzip des bekannten Unipolarmotors arbeitet. Schließlich ist notwendigerweise eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der zweiten supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur. Ferner ist es möglich, die Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes so anzusteuern, dass die Transportkapsel zu Bremszwecken durch Verringern des Stromes in der Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes abgesenkt wird und an der Kapsel und/oder an der Fahrstrecke vorgesehene Bremselemente wirksam werden können. Dabei ist sogar durch Stromumkehr eine Anziehung d. h. Anpressung der Transportkapsel gegen das Bremssystem möglich.

Die zum Schweben erzeugbaren Kräfte F folgen dem Zusammenhang F ~ l 1 x l2 x l_ / a <=> a ~ M x l2 x L / F mit: 11 : Strom in der Supraleitenden Leiteranordnung der Träger- und/oder

Führungsschiene;

12: Strom in der zweiten supraleitenden Leiteranordnung in der Transportkapsel; L: Länge, in welcher Magnetfeld und Gegenmagnetfeld wechselwirken; und a: Abstand der Supraleiter Es ist erkennbar, dass der variierbare Strom 12 der Transportkapsel einen wesentlichen Beitrag zur Kraft F bzw. Abstand a hat, welcher mit der Schwebehöhe der Kapsel korrespondiert. Im Gegensatz dazu kann eine dem Stand der Technik entsprechende aus Permanentmagneten bestehende Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes nicht variiert werden, das da Magnetfeld nur eine bestimmte Stärke aufweist. Die mit Supraleitern erzielbaren Magnetfelder sind überdies um ein Mehrfaches stärker als derzeitige Permanentmagnete aus Seltenerdmaterialien. Somit lässt sich ein wesentlich höhere Abstand „a" bzw. Schwebehöhe realisieren. Beispielsweise war beim Transrapid nur eine Schwebehöhe von ca. 5 mm möglich, sodass bei Fertigung und den Betrieb des Fahrwegs anspruchsvolle Toleranzen mit großem Aufwand eingehalten werden mussten. Die obigen Ausführungen betreffend die Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes und deren Vorteile in Bezug auf die Regelung des Schwebens der Transportkapsel betreffen ganz allgemein das hier beschriebene Transportsystem, wobei es nicht auf die Existenz eines elektrischen Verbrauchers ankommt, der außerhalb der Führungsstrecke in einem Abstand vom Stromeinspeisepunkt von dem Strom betrieben wird. Es wird daher ferner beansprucht ein Transportsystem mit einer Führungsstrecke zum Tragen und Führen einer daran angepassten Transportkapsel für Personen und/oder Güter, welche entlang der Führungsstrecke verfahrbar ist; einem elektromagnetischen Schwebesystem mit mindestens einer sich entlang der Führungsstrecke erstreckenden Träger- und/oder Führungsschiene mit einer supraleitenden Leiteranordnung zum körperkontaktfreien Inschwebehalten der Transportkapsel entlang der Führungsstrecke mittels eines Magnetfeldes; einem Kühlsystem zum Kühlen der supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur; einem Stromeinspeisepunkt zum Einleiten des Stroms in die supraleitende Leiteranordnung zur Erzeugung des Magnetfeldes, wobei die Transportkapsel eine Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes aufweist, deren Gegenmagnetfeld mit dem Magnetfeld der Trägerschiene wechselwirken kann, damit die Transportkapsel entlang der Trägerschiene in Schwebe haltbar und bewegbar ist, wobei die Vorrichtung zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes umfasst: eine zweite supraleitende Leiteranordnung zum Erzeugen des Gegenmagnetfeldes eine Regelvorrichtung zum Verändern des Gegenmagnetfeldes durch Variation eines Stroms in der zweiten supraleitenden Leiteranordnung - eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der zweiten supraleitenden Leiteranordnung unterhalb ihrer Sprungtemperatur.

Bei zweckmäßiger Auslegung geht das Magnetfeld im Inneren der Transportkapsel konstruktionsbedingt gegen Null und stellt somit für Passagiere (mit z.B. Herzschrittmacher) keine Beeinträchtigung dar. Anhand der Fig. 1 wird eine Ausgestaltung der Erfindung stark vereinfacht skizziert. Es handelt sich um ein Hyperloop-System, welches erfindungsgemäß zum kombinierten Strom- und Material- bzw. Personentransport genutzt wird. Es ist mit einem HTS-Hochstromsystem kombiniert und stellt damit eine äußerst energieeffiziente Realisierung dar. Die Trägerschiene 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 Verbraucher durchflössen 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.

In Fig. 2 wird eine Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls stark vereinfacht skizziert. Es handelt sich um das Hyperloop-System aus Fig. 1 , bei welchem jedoch die regelbare Vorrichtung 21 zum Aufbau eines Gegenmagnetfeldes vorgesehen ist, deren Gegenmagnetfeld mit dem Magnetfeld der Trägerschiene 1 wechselwirken kann, damit die Transportkapsel entlang der Trägerschiene in Schwebe mit regelbarer Höhe haltbar ist.