PSI gelingt Durchbruch bei Transformatoren

Pro Jahr gehen allein in der EU rund 38 Terrawattstunden Energie in grossen Verteilertrafos verloren. Das entspricht mehr als der Hälfte der gesamten jährlichen Stromproduktion der Schweiz. Bereits kleine Effizienzsteigerungen bei den Transformatoren könnten die Leistungen mehrere Kraftwerke einsparen. Im Zuge der EU-Ökodesign-Richtlinie ist deswegen auch die Schweiz angewiesen, ihre Transformatoren zu verbessern. Warum mancher Transformator besser ist als ein anderer, konnte bisher im Detail jedoch gar nicht geklärt werden. Einer Forschungsgruppe des Paul Scherrer Instituts (PSI) ist nun erstmalig ein Einblick in den Eisenkern von Transformatoren geglückt.

„Der entscheidende Faktor für effiziente Trafos ist die Mobilität der Domänwände“, erläutert Benedikt Betz, Mitglied der Forschergruppe um Leiter Christian Grünzweig in einer Mitteilung des PSI zum Projekt. Sie grenzen die winzigen magnetischen Bereiche im Eisenkern ab, die beim Anlegen von Strom in dieselbe Richtung ausgerichtet werden. Dies geschieht beim in Stromleitungen herkömmlichen Wechselstrom 100 Mal pro Sekunde. Je flexibler die Domänwände reagieren, desto besser.

Mit der von Christian Grünzweig in seiner Doktorarbeit entwickelten Neuronen-Gitterinterferometrie, konnten diese Domänwände nun erstmalig sichtbar gemacht werden. Dabei verschwanden die Wände im Prozess der durchgehenden Magnetisierung des Eisenkerns bei steigender Stromspannung. Andere Tests zeigten, das die Domänwände bei bestimmten Stromstärken oder Wechselstromfrequenzen verschwanden oder zu erstarren schienen.

„Mit diesen Einblicken sorgen wir jetzt nicht unmittelbar für bessere Transformatoren“, räumt Christian Grünzweig in der Mitteilung ein. „Aber wir bieten der Wissenschaft und Industrie eine neue Methode an.“ hs