Eine neue Beschichtung hält Stromkabel in Außenversuchen deutlich kühler als unbeschichtete Vergleichsproben. Auch bei Lufttemperaturen um 45 Grad blieb der Unterschied messbar. Die Oberfläche soll vorhandene Leitungen entlasten, ohne dafür zusätzliche Kühlgeräte einzusetzen. Wie viel mehr Strom ein Netz dadurch transportieren könnte, wurde bislang allerdings berechnet und nicht an einer kompletten Stromtrasse nachgewiesen.
Unter der Sonne kann ein Stromkabel wesentlich heißer werden als die umgebende Luft. Hinzu kommt Wärme, die beim Stromfluss im Leiter selbst entsteht. Beides zusammen entscheidet darüber, wie stark sich eine Leitung erwärmt und welche Belastung sie verträgt. Die äußere Oberfläche ist dabei kein nebensächlicher Bestandteil: Sie nimmt Sonnenenergie auf und gibt gleichzeitig Wärme an ihre Umgebung ab. Eine Veränderung dieser Oberfläche könnte deshalb helfen, ohne den eigentlichen metallischen Leiter vollständig auszutauschen. Genau diesen Ansatz verfolgt eine neue Beschichtung. Sie soll möglichst wenig zusätzliche Sonnenwärme aufnehmen und die im Inneren entstehende Wärme dennoch wirksam abführen. Das klingt zunächst nach derselben Aufgabe wie bei einer hellen Hausfassade. Bei einem stromführenden Kabel kommt jedoch eine entscheidende Anforderung hinzu: Die schützende Schicht darf den heißen Leiter nicht wie eine schlecht geeignete Wärmedämmung umschließen.
Die am 8. Oktober 2026 in Light: Science & Applications veröffentlichte Arbeit untersucht deshalb eine Kombination aus optischen und thermischen Eigenschaften. Das Team um Kai Xu und Qiaoqiang Gan verbindet eine stark reflektierende Oberfläche mit guter Wärmeleitung innerhalb des Materials. Erprobt wurde die Beschichtung unter anderem in Thuwal in Saudi-Arabien. Die Außenmessungen fanden im Sommer 2025 statt; die Fachveröffentlichung legt nun die Ergebnisse und ergänzende Modellrechnungen vor. Dabei müssen zwei Versuchsarten unterschieden werden. Zunächst beobachteten die Forscher Kabel ohne Stromfluss unter natürlicher Sonneneinstrahlung. Anschließend prüften sie nachgebildete Leitungen mit gezielter innerer Wärmeerzeugung. Diese Aufteilung hilft, den Einfluss der Sonne von der zusätzlichen Belastung im Inneren zu unterscheiden. Sie bedeutet zugleich, dass die Messungen keine unmittelbar unter Hochspannung betriebene Übertragungsleitung mit angeschlossenen Verbrauchern darstellen.
Die Beschichtung für Stromkabel enthält Partikel aus hexagonalem Bornitrid in einem Silikonmaterial namens Polydimethylsiloxan. Das Bornitrid unterstützt sowohl die Streuung des Sonnenlichts als auch den Wärmetransport innerhalb der Schicht. Die gemessene Sonnenreflexion erreicht ungefähr 92 Prozent. Gleichzeitig kann die Oberfläche im mittleren Infrarotbereich wirksam Wärme abstrahlen. Entscheidend ist das Zusammenspiel dieser Eigenschaften: Weniger aufgenommene Sonnenenergie verringert den Wärmeeintrag, während Wärmestrahlung einen zusätzlichen Abgabeweg eröffnet. Die Beschichtung erzeugt dabei keine Kälte aus dem Nichts. Sie verändert die Wärmebilanz des Kabels. Ob dessen Temperatur anschließend steigt oder fällt, hängt weiterhin davon ab, wie viel Energie insgesamt hineinfließt und wie viel hinausgelangt. Auch die Umgebung bleibt wichtig. Luftbewegung, Sonneneinstrahlung und Temperatur wirken gleichzeitig auf die Leitung. Der Nutzen entsteht deshalb nicht aus einem universellen Temperaturwert, sondern aus dem Vergleich unter möglichst gleichen äußeren Bedingungen.
Dass sichtbare Farbe allein keine vollständige Aussage über Erwärmung erlaubt, zeigte bereits eine 2018 veröffentlichte Untersuchung farbiger Oberflächen mit gezielt veränderten optischen Eigenschaften. Ein großer Teil der für die Wärmebilanz relevanten Strahlung liegt außerhalb des sichtbaren Bereichs. Zwei ähnlich aussehende Materialien können deshalb unterschiedliche Mengen an Energie aufnehmen oder abgeben. Für die Stromkabel bedeutet das: Eine gewöhnliche weiße Farbe ist nicht automatisch gleichwertig mit der neuen Beschichtung. Umgekehrt reicht auch eine hohe Reflexion allein nicht aus. Wärme, die im Leiter entsteht, muss zunächst durch die äußere Schicht gelangen. Erst danach kann sie an Luft und Umgebung abgegeben werden. Die Entwicklung verbindet somit die optische Gestaltung mit einer thermischen Anforderung, die sich nicht an einem einfachen Foto oder an der Helligkeit der Oberfläche ablesen lässt.
Eine zusätzliche Schicht kann die Wärmeabgabe verbessern und gleichzeitig einen neuen Widerstand für den Wärmetransport schaffen. Dieser Zielkonflikt lässt sich an einem einfachen Gedankenexperiment verstehen: Wird ein heißer Leiter mit einem gut dämmenden Material umgeben, gelangt seine Wärme langsamer nach außen. Selbst eine Oberfläche, die kaum Sonnenlicht aufnimmt, könnte dadurch einen Teil ihres Vorteils verlieren. Bei einer zylindrischen Leitung verändert eine dickere Schicht außerdem die äußere Oberfläche. Beide Wirkungen müssen gemeinsam betrachtet werden. Deshalb untersuchte das Team nicht nur die Zusammensetzung, sondern auch den Einfluss der Schichtdicke. Eine möglichst dicke Ummantelung ist kein allgemeines Optimum. Gesucht wird vielmehr eine Kombination, bei der die Wärme gut nach außen gelangt und dort wirksam abgegeben werden kann. Diese Überlegung unterscheidet die Aufgabe von einer gewöhnlichen Dämmung: Nicht das Zurückhalten der Wärme ist das Ziel, sondern ihr kontrollierter Abtransport.
Für die Versuche mit innerer Wärmequelle bauten die Forscher Widerstandsdrähte in nachgebildete Kabel ein. Diese erzeugten Wärme auf kontrollierte Weise, ohne den Aufbau wie eine reale Hochspannungsleitung betreiben zu müssen. In der beobachteten Sommerhitze erreichte die Luft etwa 45 Grad, während die Sonneneinstrahlung zeitweise ungefähr 1.100 Watt pro Quadratmeter betrug. Die beschichtete Variante bewegte sich im untersuchten Tagesverlauf zwischen ungefähr 50 und 70 Grad. Die Vergleichsleitungen erreichten zeitweise deutlich höhere Temperaturen von etwa 80 bis 90 Grad. Damit blieb die beschichtete Probe unter dem im Versuchsvergleich verwendeten Referenzwert von 75 Grad. Dieser Wert ist jedoch keine allgemeingültige Höchsttemperatur für sämtliche Stromkabel. Unterschiedliche Leiter und Konstruktionen besitzen unterschiedliche zulässige Betriebsbedingungen. Der aussagekräftige Befund ist vielmehr, dass der Temperaturabstand unter denselben äußeren Bedingungen bestehen blieb, obwohl die nachgebildeten Leitungen zusätzlich von innen beheizt wurden.
Wenn die zulässige Strombelastung durch die Temperatur begrenzt wird, kann eine verbesserte Wärmeabgabe zusätzlichen Spielraum eröffnen. Der Zusammenhang ist allerdings nicht linear. Bei gleichbleibendem elektrischem Widerstand steigt die Wärmeleistung mit dem Quadrat der Stromstärke. Eine rechnerische Erhöhung des Stroms um zehn Prozent würde daher bereits etwa 21 Prozent mehr Widerstandswärme erzeugen. Dieses einfache Rechenbeispiel ist kein Messergebnis der Beschichtung, sondern verdeutlicht die technische Aufgabe. Zusätzlicher Strom muss thermisch erst einmal verkraftet werden. Hinzu kommen andere Grenzen des Netzes, die sich durch eine kühlere Oberfläche nicht automatisch verändern. Eine lokale Verbesserung an einem Leiter hebt beispielsweise nicht jede Einschränkung an anderen Betriebsmitteln auf. Aus einer niedrigeren Kabeltemperatur folgt daher weder derselbe prozentuale Zuwachs der gesamten Netzleistung noch eine pauschale Entlastung jeder Stromtrasse. Dafür muss das komplette technische Umfeld berücksichtigt werden.
Das Forschungsteam berechnete die mögliche Strombelastbarkeit mit einem Wärmebilanzmodell nach CIGRE 601. Für ausgewählte heiße Städte ergaben sich gegenüber der verwendeten Vergleichskonstruktion durchschnittliche Zuwächse im Tagesbetrieb von ungefähr sechs bis zehn Prozent. Diese Werte sind Modellresultate unter den jeweiligen Annahmen. Sie wurden nicht durch zusätzliche Stromlieferungen über ein entsprechend großes Netz gemessen. Der Unterschied ist für die Einordnung zentral: Der Außenversuch belegt einen Temperaturvorteil, die Rechnung untersucht dessen mögliche technische Konsequenzen. Beides ergänzt sich, ist aber nicht dieselbe Beweisstufe. Besonders die Wahl der Vergleichsleitung und der Wetterdaten beeinflusst das Ergebnis. Eine konkrete Übertragung auf deutsche Stromkabel würde deshalb eigene Randbedingungen erfordern. Die in der Veröffentlichung betrachteten heißen Standorte liefern keinen unmittelbar gültigen Prozentwert für mitteleuropäische Trassen. Ebenso wenig kann aus dem Modell bereits eine garantierte wirtschaftliche Einsparung eines Netzbetreibers abgeleitet werden.
Wie stark Witterung und Strombelastbarkeit zusammenhängen, beschreibt auch ein Bericht des US-Energieministeriums zur dynamischen Leitungsbewertung aus dem Jahr 2019. Dabei wird die zulässige Belastung anhand tatsächlicher oder genauer erfasster Bedingungen bewertet, anstatt allein mit festen vorsichtigen Annahmen zu arbeiten. Wind, Lufttemperatur und Sonneneinstrahlung spielen dabei eine Rolle. Dieser Ansatz verändert nicht die Oberfläche des Kabels, sondern die Kenntnis seiner aktuellen Betriebsbedingungen. Die neue Beschichtung verfolgt somit einen anderen Weg: Sie soll die Wärmebilanz physisch verbessern. Beide Gedanken dürfen nicht gleichgesetzt werden. Eine Messung kann vorhandenen Spielraum sichtbar machen; ein anderes Material kann diesen Spielraum unter bestimmten Bedingungen vergrößern. Für einen zuverlässigen Betrieb der Stromkabel wäre anschließend trotzdem zu prüfen, welche Temperatur und welcher Abstand zu anderen Objekten während des laufenden Betriebs tatsächlich eingehalten werden.
Eine Oberfläche für Stromkabel muss nicht nur am ersten sonnigen Tag funktionieren. Sie wird gebogen, gezogen und über längere Zeit wechselnden Umweltbedingungen ausgesetzt. Das Team untersuchte deshalb auch mechanische Beanspruchung und beschleunigte Alterung. Eine dünne Nylonverstärkung erhöhte die Festigkeit des Materials, ohne dessen Wärmeleitung wesentlich zu verschlechtern. Solche Versuche liefern wichtige Hinweise, ersetzen aber keine jahrzehntelange Erprobung einer installierten Trasse. Besonders relevant wäre, ob die optischen Eigenschaften nach wiederholter Belastung erhalten bleiben und wie sich Beschichtung, Leiter und Verbindungsteile gemeinsam verhalten. Auch die praktische Aufbringung und Wartung müssten für den vorgesehenen Einsatz geprüft werden. Der gegenwärtige Fortschritt liegt damit an einer klaren Stelle: Eine gezielt entwickelte Oberfläche kann die Erwärmung einer nachgebildeten Leitung unter starker Sonne begrenzen. Ob daraus ein zuverlässiges Verfahren für bestehende Stromnetze wird, hängt von der vollständigen technischen Erprobung ab.
Light: Science & Applications, Photonic thermal management of overhead cables via high-thermal-conductivity radiative cooling; doi:10.1038/s41377-026-02485-1