Udržitelná energie

10 dobrých důvodů, proč měď přispívá k udržitelné energii

Měď má vynikající elektrickou a tepelnou vodivost, je velmi odolná a může být 100% recyklovatelná, bez jakékoli ztráty vlastností. Zde je 10 dobrých důvodů a údajů, proč při budování udržitelnějšího energetického systému zvolit jako materiál měď.
Měď je dobrý vodič elektřiny a tepla

  1. Přidání 1 kg mědi ušetří 100 až 7 500 kg emisí CO2
    Každý vodič v elektrickém systému má vlastní odpor. To znamená, že část přenášené elektrické energie se rozptýlí ve formě tepla a je tak ztracena, nebude užitečná. Pro daný průměr vodiče lze tyto ztráty energie snížit zvolením materiálu s vysokou elektrickou vodivostí. Elektrická vodivost mědi je jen těsně za stříbrem a je o 65% lepší, než hliník.Ztráty energie lze dále snížit zvýšením průměru vodiče. I když ho není možné zvyšovat donekonečna, je z ekologického pohledu pro vinutí transformátorů a motorů, elektrické kabely a trakční nadzemní vedení optimální hodnota výrazně vyšší, než předepsané rozměry vodiče podle současných norem. Emise oxidu uhličitého, ušetřené každým dalším kg mědi se v průběhu životnosti přístroje pohybují mezi 100 a 7 500 kg, v závislosti na použití [1-7].
  2. Přidání 1 kg mědi ušetří 500 až 50 000 kWh primární energie
    Snižování energetických ztrát zvyšováním průměru měděného vodiče znamená, že se musí vyrábět, transportovat a distribuovat méně elektrické energie. Během životního cyklu systému lze každým dalším kg použité mědi ušetřit mezi 500 a 50 000 kWh primární energie [1-7]. Navíc tyto úspory oddálí potřebu investovat do nových kapacit sítě a jiné infrastruktury.
  3. Přidání 1 kg mědi ušetří ekonomice 24 až 2 400 eur
    Úspory energie, které vyplývají ze zvýšení průměru vodiče vedení, vedou v naprosté většině případů ke snížení nákladů během životního cyklu systému. U intenzivně používaných elektrických přístrojů, jako jsou kabely, transformátory a elektromotory, převýší náklady na ztráty energie během jejich životnosti mnohonásobně původní pořizovací cenu. Ušetřených 500 až 50 000 kWh každým dalším kg mědi ušetří ročně ekonomice EU mezi 60 a 6 000 eury (při velkoobchodní ceně elektřiny 0,12 €/kWh a faktoru primární energie 2,5).
  4. Použití mědi má za následek vysoce účinný přenos tepla
    Stejně jako v případě elektrické vodivosti, tepelná vodivost mědi je na druhém místě za stříbrem. Proto je měď preferovaným materiálem v aplikacích, kdy se jedná o přenos tepla, např. klimatizace a solární ohřev vody. Její vysoká tepelná vodivost snižuje tepelné ztráty a s nimi spojené emise uhlíku.

Měď jako ekologický materiál

  1. Měď lze 100% recyklovat bez jakékoli ztráty vlastností
    Na rozdíl od většiny hliníkových vodičů, které musí být vyrobeny z primárního kovu, lze měděné vodiče vyrobit ze 100% recyklovaného materiálu. V roce 2010 byla zdrojem 44% celkových dodávek mědi v Evropě recyklace. Energie, potřebná k recyklaci, je přibližně pouze 20% té, která je nutná pro prvovýrobu (počínaje těžbou). Navíc je relativně vysoká cena mědi, v kombinaci s jednoduchou recyklací, klíčovou hnací silou při sběru a recyklaci výrobků s ukončenou životností, které by jinak byly ztraceny.
  2. Kompaktnost měděných vodičů šetří jiné typy materiálů
    Pro stejnou účinnost a výkon má měděný vodič průřez, který je přibližně o 40% menší, než u odpovídajícího hliníkového vodiče. Malé rozměry mimo jiné šetří magnetické materiály na konstrukci motoru nebo jádra transformátoru, na izolační materiály drátů a kabelů, i na vedení kabelů v městském prostředí. To přináší zjevné ekonomické (nižší náklady) a ekologické (méně materiálu) výhody.Podobná výhoda je také při použití měděných trubek pro klimatizační systémy. Velmi dobrá tepelná vodivost mědi v kombinaci s vysokou mechanickou pevností umožňuje použití menšího průměru trubek, které mohou vydržet vyšší tlaky, potřebné pro chladiva, šetrnější k životnímu prostředí. Kromě přímého zvýšení energetické účinnosti šetří kompaktnější zařízení materiál a omezuje i ekonomické a ekologické dopady.

Výhody životního cyklu při použití mědi

  1. Měď a její vlastnosti jsou trvalé
    Měď je velmi odolný materiál, který bude fungovat po celou dobu své životnosti bez výrazné ztráty výkonu. Je vysoce nepravděpodobné, že by měděné díly byly důvodem pro dosažení konce životnosti zařízení.
  2. Více mědi znamená vyšší bezpečnost a spolehlivost
    Degradace (např. izolace vodičů, nebo vinutí motoru), je často důsledkem nadměrného zahřívání, způsobeného průchodem vyššího proudu, než pro který byl vodič navržen. Optimalizace průměru vodiče následně snižuje riziko elektricky vyvolaných požárů, zvyšuje spolehlivost, prodlužuje životnost, snižuje náklady na údržbu a omezuje potřebu záložního zařízení. Měděné vodiče také usnadňují kvalitní spojení (pájené nebo šroubované). Jelikož jde často o slabá místa, odolné spoje výrazně zlepšují spolehlivost energetického systému.
  3. Měď má vysokou mechanickou pevnost
    Mechanická pevnost mědi je velmi důležitá pro elektrické spotřebiče, které mají odolávat silám zkratových proudů a pro tepelné aplikace, kde má odolávat vysokým tlakům. V kombinaci s vynikající elektrickou a tepelnou vodivostí zajišťuje vysoká mechanická pevnost mědi a jejích slitin efektivní využití zdrojů díky miniaturizaci.
  4. Měď je vysoce odolná proti korozi
    Vzhledem k tomu, že měď vytváří vlastní přilnavý ochranný povlak, má vynikající odolnost proti korozi za všech běžných podmínek, ať jde o běžnou atmosféru, pitnou vodu, půdu, a dokonce i mořskou vodu a širokou škálu chemických látek. Dále, protože měď je mezi kovy katodovým extrémem, je necitlivá na galvanickou korozi. V důsledku toho si měď po mnoho let zachovává vynikající elektrickou a tepelnou vodivost. Žádná koroze neovlivňuje mechanickou pevnost mědi, což je jeden z důvodů, proč tento materiál je velmi trvanlivý.
Odkazy

[1] EPD, květen 2000, Product Specific Requirements for Rotating Electrical Machines (Specifické požadavky točivých elektrických strojů), k dispozici na www.environdec.com

[2] Evropská komise – DG TREN, 1999, Úspory: Analýzy technických, ekonomických a nákladových přínosů zlepšení energetické účinnosti průmyslových třífázových asynchronních motorů

[3] THERMIE, prosinec 1999, THERMIE STR-1678-1698-UK: the Scope for Energy Saving in the EU through the Use of Energy-Efficient Distribution Transformers (Prostor pro úsporu energie v EU používáním energeticky účinných distribučních transformátorů), k dispozici na www.leonardo-energy.org

[4] Leonardo ENERGY, R. Targosz (ed) et al, únor 2005, Global energy savings potential from high efficiency distribution transformers (Potenciál globální úspory energie u vysoce účinných distribučních transformátorů), k dispozici na www.leonardo-energy.org

[5] Egemin Automation, 2011, konzultační poznámka: Modified Cable Sizing Strategies/Potential Savings vs. Copper Usage (Modifikované strategie dimenzování kabelů / potenciální úspory vs. použití mědi)

[6] Frederik Groeman, červenec 2000, Optimal reduction of energy losses in catenary wires for DC railway systems (Optimální snížení energetických ztrát v trolejových vedeních stejnosměrných železničních systémů), ref 98430138-00-12709 TDP, k dispozici na www.leonardo-energy.org

[7] Frederik Groeman, listopad 2001, Benefits of upgrading the overhead line of a DC railway line in the Netherlands (Výhody modernizace trolejového vedení na ss železniční trati v Nizozemsku) – simulace případové studie, k dispozici na www.leonardo-energy.org