Magnetschwebebahn für die Stadt

Kinder hätten ihren Spaß an dem Versuchsaufbau: Wie bei einer Carrerabahn führt eine etwa drei Zentimeter breite Metallschiene im Kreis, alles in allem ist sie etwa drei Meter lang. Auf der Schiene bewegt sich ziemlich zügig ein schwerer Klotz, manchmal wackelt er etwas, die Gefahr aus der Schiene zu fliegen besteht aber zu keiner Sekunde. Das verwundert, denn wer sich bückt und genau hinschaut, sieht, dass der Klotz schwebt.

"Hier sehen Sie eine magnetische Schwebebahn, die die Supraleitung von Hochtemperatursupraleitern nutzt, um in stabilen Magnetfeldern ein stabiles Schweben zu ermöglichen."

Sagt Bernhard Holzapfel vom Leibniz-Institut Institut für Festkörperphysik und Werkstoffforschung in Dresden und lässt den Klotz auf einer zweiten Rennbahn im Kreis fahren. Die aber hat eine besondere Schikane: Der Schienenstrang dreht sich in sich, so dass der Klotz nicht nur auf der Schiene schwebt, sondern unter der Schiene hängt. Holzapfel:

"Es funktioniert durch die Eigenschaft der Supraleiter, die, wenn sie in den supraleitenden Zustand übergehen, in dem Magnetfeld dieser Schiene eine so genannte Flussverankerung stattfinden lassen. Das heißt, der Supraleiter kann sich in einem Magnetfeld an Magnetfeldlinien fixieren und festhalten."

Supraleitendes Material, in diesem Fall heruntergekühlt auf knapp minus 200 Grad Celsius, ist in dem kleinen Klotz gut isoliert eingeschlossen. Dort entsteht ein Magnetfeld, das sich seinerseits in das Magnetfeld der Schienen - sie bestehen aus starken Permanentmagneten - quasi einhakt. Wird das Minifahrzeug angestoßen, schwebt es ohne jeden Reibungsverlust über die Schiene - vom bremsenden Luftwiderstand mal abgesehen. Den Abstand zwischen Schiene und Klotz bestimmen die Physiker durch die Stärke des Permanentmagneten und durch die Temperatur des Supraleiters. Beide Faktoren bestimmen auch die Bindungskräfte, die 50 Kilogramm pro Quadratzentimeter erreichen können. Schwebe- oder Straßenbahnen ließen sich problemlos realisieren. Bernhard Holzapfel denkt aber zunächst in kleineren Dimensionen:

"Wir sehen erste Realisierungsmöglichkeiten in kleinen Bereichen, zum Beispiel im Bereich der Logistik, Logistiksysteme, und vor allem in Bereichen wo es entscheidend ist, dass man reibungsfreien Transport, das heißt ohne Abrieb, erreichen kann."

Eine weitere Einsatzvariante sind Lagerungen für Motoren und Generatoren, wie sie zum Beispiel Siemens entwickelt hat. Hochleistungsanlagen in Kraftwerken müssten weit seltener abgeschaltet und gewartet werden. Auf den Klassiker, auf die schwebende Straßenbahn, werden Dresdens Bürger aber noch warten müssen. Holzapfel:

"Es ist sicherlich eine langfristige Perspektive, die im Bereich des öffentlichen Transportes noch einige Jahre dauert, es ist ganz einfach auch ein Kostenproblem. Die Permanentmagnete, die wir hier verwenden, sind Hochleistungsmagnete und damit auch sehr teuer. Man muss zum Beispiel übergehen auf elektromagnetische Schwebesysteme, das wird aber seine Zeit dauern."

Die Technik ist einfach noch zu teuer für solche Einsatzszenarien. Dass sie kommen werden, steht für Fachleute aber fest. Und fest steht auch schon jetzt, dass eines kaum passiert: Die Straßenbahn bleibt bestimmt nicht auf offener Strecke stehen, weil der Supraleiter zu warm wird. Holzapfel:

"Das ist überhaupt kein Problem! So lange der Supraleiter kalt ist, so lange die thermische Isolation gegeben ist, so lange bleibt die Supraleitung über Jahre erhalten."