Dlaczego aluminium stało się przewodnikiem szkieletowym
Aluminium znajduje się w centrum nowoczesnych systemów energetycznych, ponieważ łączy w sobie trzy właściwości, które trudno połączyć w jedną całość: wysoką przewodność elektryczną, niską masę i stabilną ochronną warstwę tlenku. Linie napowietrzne zbudowane z kompozytów aluminiowo-stalowych przenoszą napięcie 200 kV, oszczędzając przy tym około 40% masy równoważnego przewodu miedzianego, co bezpośrednio zmniejsza obciążenie wieży i naprężenia mechaniczne na dużych rozpiętościach. Gatunek przewodnika AA1350 osiąga przewodność na poziomie 61% IACS, a warianty stopów odpornych na pełzanie- utrzymują napięcie przez 50 lat lub dłużej, więc ugięcie pozostaje przewidywalne przez cały projektowany okres użytkowania linii. Odporność na korozję jest wystarczająca, aby wytrzymać przybrzeżną mgłę solną, a globalna infrastruktura sieciowa zawiera już ponad 30 milionów ton aluminium.
Ta sama kombinacja właściwości, a nie sama przewodność, wyjaśnia, dlaczego aluminium rozszerzyło się z linii przesyłowych na zastosowania w instalacjach fotowoltaicznych, akumulatorowych, wodorowych i nuklearnych.
Napowietrzna infrastruktura przesyłowa i sieciowa
Kompozytowe przewodniki ze stali-aluminiowej do-linii napowietrznych wysokiego napięcia, ze stalowym rdzeniem przenoszącym obciążenia mechaniczne, a warstwy aluminium przenoszące prąd.
AA1350 i stopy-odporne na pełzanie stosowane tam, gdzie utrzymanie napięcia i niski ugięcie na przestrzeni dziesięcioleci mają większe znaczenie niż maksymalna wytrzymałość.
Odporność na korozję odpowiednia dla-zasolonych tras przybrzeżnych i atmosfer przemysłowych, co pozwala uniknąć większych obciążeń konserwacyjnych związanych z mniej odpornymi przewodnikami.
Oszczędność masy wynosząca około 40% w porównaniu z miedzią pozwala uzyskać większe rozpiętości lub lżejsze wieże przy tym samym-obciążeniu prądowym.
Fotowoltaika słoneczna
Ramy z anodyzowanego aluminium chronią moduły fotowoltaiczne przed 30-letnią ekspozycją na promieniowanie UV, jednocześnie utrzymując wagę modułu na tyle niską, aby można było ją zamontować w konstrukcjach do montażu na dachu. Reflektory backsheet zwiększają wydajność modułu o około 5%, zwracając niewykorzystane światło do ogniwa. Lekkie systemy ram i szyn upraszczają montaż na dachu i zmniejszają wzmocnienie konstrukcyjne potrzebne w istniejących budynkach, a możliwość recyklingu metalu jest zgodna z wymogami środowiskowymi dotyczącymi wytwarzania energii słonecznej. Typowa farma fotowoltaiczna zużywa około 15 ton aluminium na każdy megawat mocy zainstalowanej, co sprawia, że wybór materiału jest główną kwestią związaną z kosztami i zrównoważonym rozwojem podczas planowania projektu.
Baterie i magazynowanie energii
W ogniwach litowo-jonowych- jako kolektor prądu wykorzystuje się folię aluminiową o grubości około 20 µm, cenioną za przewodność, niską wagę i stabilność elektrochemiczną.
Akumulatory aluminiowe-powietrzne osiągają gęstość energii około 1500 Wh/kg, czyli znacznie powyżej składu chemicznego konwencjonalnego litu-jonowego.
W projektach-jonów sodu wykorzystuje się aluminium jako zamiast-miedzi alternatywę do odbioru prądu, co eliminuje wąskie gardło w dostawach z listy materiałów.
Płyty zarządzające temperaturą odprowadzają ciepło z ogniw, aby zapobiec przegrzaniu i wyrównać rozkład temperatury w opakowaniu.
Recykling umożliwia odzyskanie ponad 95% aluminium zawartego w-wycofanych-zestawach akumulatorów.
Wodór, ogniwa paliwowe i systemy wsparcia jądrowego
Zbiorniki ciśnieniowe typu IV wykorzystują aluminiowe wykładziny o grubości około 3 mm do przechowywania wodoru pod ciśnieniem 700 barów, gdzie wykładzina stanowi barierę dla przenikania, a kompozytowa owijka przenosi obciążenie ciśnieniowe. Płytki bipolarne w ogniwach paliwowych wykorzystują przewodność aluminium, reaktory katalityczne wykorzystują aluminiowe podłoża o strukturze plastra miodu, aby zmaksymalizować powierzchnię w małej objętości, a elektrolizery zawierają aluminiowe kolektory prądu. Proszki aluminiowe są również badane jako nośnik energii o zerowej-emisji.
W energetyce jądrowej stopy okładzinowe AA6061 bezpiecznie zawierają pręty paliwowe, wymienniki ciepła w obwodach chłodzących są odporne na korozję spowodowaną wodą demineralizowaną, kompozyty aluminiowo--borowe zapewniają ochronę przed promieniowaniem, a pakiety likwidacyjne wykorzystują aluminium do-długoterminowego przechowywania odpadów. Każde z tych zadań opiera się na tym samym podstawowym profilu: umiarkowanej gęstości, dobrej przewodności cieplnej, przewidywalnym zachowaniu korozyjnym i dojrzałej drodze recyklingu.
Często zadawane pytania
P: Dlaczego do przenoszenia mocy preferowane jest aluminium zamiast miedzi?
Kompozytowe przewodniki ze stali-aluminiowej przenoszą napięcie 200 kV przy masie około 40% mniejszej niż miedź, co zmniejsza obciążenie wieży; AA1350 osiąga przewodność na poziomie 61% IACS, a gatunki-odporne na pełzanie utrzymują napięcie przez 50 lat lub dłużej.
P: Ile aluminium potrzebuje farma fotowoltaiczna?
Około 15 ton aluminium na megawat mocy zainstalowanej, ramy osłonowe, konstrukcje montażowe i komponenty elektryczne.
P: Które technologie akumulatorów zależą od aluminium?
Ogniwa litowe-jonowe wykorzystują kolektory prądu z folii o grubości około 20 µm, akumulatory aluminiowe-powietrzne osiągają około 1500 Wh/kg, a konstrukcje-jonowo-sodowe wykorzystują aluminium zamiast miedzi, a recykling pozwala odzyskać ponad 95% aluminium w akumulatorze.
P: Jaką rolę odgrywa aluminium w magazynowaniu wodoru?
W zbiornikach typu IV zastosowano aluminiowe wykładziny o grubości około 3 mm do pracy pod ciśnieniem 700 barów, a dwubiegunowe płyty ogniw paliwowych oraz kolektory prądu elektrolizera opierają się na ich przewodności.
P: W jaki sposób aluminium wykorzystuje się w elektrowniach jądrowych?
Płaszcz AA6061 zawiera pręty paliwowe, wymienniki ciepła są odporne na korozję-wodą zdemineralizowaną, kompozyty aluminiowo-borowe zapewniają ochronę przed promieniowaniem, a pakiety likwidacyjne opierają się na metalu w celu długoterminowej-izolacji.
P: Czy aluminium koroduje w warunkach przybrzeżnych i morskich?
Dzięki naturalnej powłoce tlenkowej jest on odporny na przybrzeżną mgłę solną, dlatego tego typu przewody napowietrzne są powszechnie stosowane wzdłuż wybrzeży i w wilgotnych regionach przemysłowych.
