Miedź to jeden z najlepszych przewodników elektryczności i ciepła — nic więc dziwnego, że około 60% znajdującej się w obrocie miedzi jest wykorzystywane właśnie do takich zastosowań.
Elektryczność i energia
Pomijając metale szlachetne, miedź jest najlepszym przewodnikiem elektryczności i ciepła przy porównaniu takiej samej masy substancji. Nic więc dziwnego, że około 60% znajdującej się w obrocie miedzi jest wykorzystywane właśnie do takich zastosowań.
Miedź — wiodące rozwiązanie w zakresie zrównoważonych źródeł energii — jest stosowana sieciach elektroenergetycznych niskiego, średniego i wysokiego napięcia. Jej przewodność jest punktem odniesienia przy określaniu właściwości przewodzących innych substancji.
Miedź blister zawiera 96–99% czystej miedzi, ale elektroliza pozwala oczyścić ją jeszcze bardziej. Wyjątkowe połączenie trwałości, plastyczności, wytrzymałości na pełzanie i odporności na korozję sprawia, że ten metal nieżelazny to preferowany i najbezpieczniejszy przewodnik wykorzystywany do budowy instalacji elektrycznych w budynkach. Jako istotny element silników elektrycznych i transformatorów o wysokiej sprawności energetycznej miedź jest szeroko stosowana w przemyśle wytwórczym, transporcie i środowisku domowym.
Druty i przewody
Miedź ma przewodność dwukrotnie wyższą niż aluminium, dlatego to właśnie ona wybierana jest tam, gdzie liczy się wysoka efektywność energetyczna.
Drut miedziany od dawna jest preferowanym materiałem przewodzącym do produkcji większości rodzajów przewodów używanych w sektorze energetycznym i telekomunikacyjnym. Połączenie wysokiej przewodności i dużej plastyczności tego materiału pozwala z łatwością dostosować wymiary średnicy do dopuszczalnych norm. Jednocześnie miedź daje się łatwo lutować, tworząc ekonomiczne i trwałe połączenia. Miedź dobrze współgra z wszystkimi nowoczesnymi materiałami izolacyjnymi, a dzięki wysokiej odporności na utlenianie może być używana również bez ochrony powierzchni.
Do izolacji można wykorzystać lakiery lub emalie stosowane do drutów nawojowych lub — w przypadku przewodów przesyłowych – polimery. Użycie lakieru pozwala zmniejszyć przestrzenie między zwojami, dzięki czemu rośnie sprawność cewek stosowanych w silnikach, transformatorach i dławikach.
Szynoprzewody
Szynoprzewody to wytrzymałe elementy przewodzące, rozdzielające prąd z jednego źródła do kilku urządzeń. Dzięki wysokiej przewodności, wytrzymałości, łatwości łączenia z innymi materiałami, plastyczności i odporności na utlenianie miedź jest najbardziej oczywistym rozwiązaniem w produkcji szynoprzewodów. Wlewki miedziane o wysokiej przewodności są wyciskane na gorąco do odlewnicy o regularnym przekroju poprzecznym, a następnie ciągnione do odpowiedniego rozmiaru końcowego.
ZOBACZ TAKŻE: Miedź napędza zrównoważony rozwój. 10 dowodów
Uzwojenie transformatorów i silników
Miedź wykorzystywana do produkcji uzwojeń transformatorów przeznaczonych do użycia w niewielkich produktach ma formę drutu, a w przypadku większego sprzętu — taśmy. Drut używany do wytwarzania elementów o małej wielkości, takich jak drut nawojowy, musi być jednocześnie wystarczająco wytrzymały, aby nie zerwać się przy nawijaniu, i elastyczny, aby utworzyć ciasno ułożone uzwojenie. Z kolei powierzchnia taśmy musi być dobrej jakości, aby emalia izolacyjna nie pękła pod wpływem napięcia. Wysoka elastyczność jest niezbędna do uformowania i nawinięcia taśmy, a jej wytrzymałość jest konieczna na wypadek elektromechanicznych napięć wywołanych okazjonalnymi zwarciami. Drut używany do produkcji uzwojeń silników powinien mieć właściwości podobne do drutu wykorzystywanego do wytwarzania uzwojeń transformatorów. Dodatkowo musi być odporny na wibracje mechaniczne i działanie siły odśrodkowej w temperaturze pracy silnika.
Sprzęt elektroniczny
Mimo że sektor produkcji sprzętu elektronicznego stanowi stosunkowo niewielki rynek zbytu w ujęciu masowym, miedź odgrywa kluczową rolę w kilku drobnych, ale nowoczesnych rozwiązaniach technologicznych. Miedź lub stopy metali na bazie miedzi są używane do produkcji obwodów drukowanych (PCB), złącz elektronicznych i ramek wyprowadzeniowych. Co więcej, miedź od dawna jest wykorzystywana w przemyśle telekomunikacyjnym, a dziś coraz częściej stosuje się ją również w branży IT, zwłaszcza do produkcji mikroukładów i elementów półprzewodnikowych. Radiatory miedziane umożliwiają rozpraszanie ciepła z mikroprocesorów o wysokiej częstotliwości taktowania i układów logicznych.
ZOBACZ TAKŻE: Rozwój OZE i elektromobilności. Jaką rolę ma do odegrania miedź?
Inne zastosowania w przemyśle elektrotechnicznym
Miedź jest używana również do produkcji komutatorów, elektrod spawalniczych, styczników, sprężyn stykowych, urządzeń próżniowych i innych urządzeń elektronicznych.
Wymienniki ciepła
Dzięki wysokiej przewodności cieplnej miedź idealnie nadaje się do wytwarzania wszystkich rodzajów wymienników ciepła. Łatwo się ją obrabia i łączy z innymi elementami; cechuje się też doskonałą odpornością na korozję. Materiał ten znajduje wiele zastosowań w ciepłownictwie i chłodnictwie. Można go używać w postaci objętościowej do rozpraszania ciepła, produkować z niego rury do rozprowadzania czynników chłodniczych lub kolektory słoneczne. Miedź sprawdza się jako surowiec do produkcji elementów odprowadzających ciepło i pomp ciepła, żeber służących do wymiany energii z powietrzem oraz jako przewodnik ciepła między materiałami. Odpowiednio prosty lub złożony kształt elementów pozwala uzyskać przepływ energii w najbardziej ekonomiczny sposób.
W ciepłownictwie i chłodnictwie miedź wykorzystuje się najczęściej do produkcji promienników, chłodnic powietrza i oleju, ruchomych urządzeń klimatyzacyjnych w transporcie, radiatorów do sprzętu elektrycznego, podgrzewaczy wody, pomp ciepła w domowych i przemysłowych systemach ogrzewania wody oraz cewek do urządzeń klimatyzacyjnych i chłodniczych. Dzięki przemyślanej konstrukcji elementów miedzianych wymienniki ciepła to urządzenia ekologiczne, ekonomiczne i przyszłościowe — można stosować w nich naturalne czynniki chłodnicze.
Przemysł ciepłowniczy i chłodniczy generuje 48% zapotrzebowania energetycznego w Europie. W 70% energia ta jest wykorzystywana do wytwarzania ciepła na niskim i średnim poziomie, nieprzekraczającego 250 stopni. Miedź stosuje się do produkcji urządzeń, które wykorzystują różnego rodzaju czystą energię, np. słoneczną, geotermalną lub energię biomasy.
ZOBACZ TAKŻE: Miedź napędza zrównoważony rozwój. 10 dowodów
Odnawialne źródła energii
Ogrzewanie energią słoneczną
Dzięki swoim właściwościom, takim jak wysoka przewodność cieplna, odporność na korozję atmosferyczną i w środowisku wodnym, łatwość produkcji, zgrzewalność (łączenie za pomocą lutowania), wytrzymałość mechaniczna i trwałość, miedź jest najlepszym materiałem do produkcji urządzeń grzewczych zasilanych energią słoneczną.
Energia wiatru
W technologii wykorzystywania energii wiatru miedź jest używana najczęściej do produkcji uzwojeń cewek w stojanach i wirnikach generatorów, żył do przewodów wysokiego napięcia, cewek transformatorowych i urządzeń uziemiających.
Fotowoltaika
Miedź jest jednym z materiałów używanych obecnie do produkcji fotowoltaicznych ogniw słonecznych, przy tworzeniu okablowania, uziemianiu, produkcji falowników, transformatorów i taśm do ogniw fotowoltaicznych.
ZOBACZ TAKŻE:
Morska energetyka wiatrowa. W Europie rośnie na potęgę, co z Polską?
Fotowoltaika i jej optymalizacja. Rola trwałości materiałów i efektywności energetycznej
