Gdzie stosować większe kable?
Przewymiarowanie kabli miedzianych posiada szereg zastosowań m.in. w instalacjach elektrycznych małych i dużych biur czy w pomieszczeniach zakładów przemysłowych. W małych i dużych biurach stosowane są zwykle niskonapięciowe kable miedziane, natomiast w pomieszczeniach, zwłaszcza dużych zakładów przemysłowych, gdzie zapotrzebowanie na energię elektryczną jest większe, częściej stosowane są kable miedziane średnionapięciowe. Zapotrzebowanie na miedź zależy od rozważanych zastosowań.
Różnice strat energii w typowo stosowanych kablach i w kablach o zwiększonych, przewymiarowanych przekrojach wynikają z faktu, że straty przesyłowe w kablach o większych polach przekroju są niższe.
Rozważając zastosowanie większych kabli należy, w celu uzyskania pełnego oglądu na zagadnienie, uwzględnić także wskaźniki skuteczności zbiórki oraz wartość kabli po zakończeniu okresu ich eksploatacji (EOL[1]) – jest to myślenie w kategoriach cyklu życia produktu (PLM[2]).
Wyzwania wiążące się z zastosowaniem większych kabli
Główne wyzwanie, rozpoznane w kontekście przewymiarowania kabli miedzianych, wiąże się z pytaniem czy potencjał oszczędności energii usprawiedliwia strategię doboru kabli o zwiększonym przekroju w procesie projektowania systemów kablowych. Zdrowy rozsądek może prowadzić do wniosku, że w wyniku zwiększonego oddziaływania na środowisko, spowodowanego wytworzeniem dodatkowej ilości miedzi, stosowanie kabli o zwiększonym przekroju jest dla środowiska niekorzystne. Studia badające tę kwestię wydobywają fakty na światło dzienne.
Całościowy ogląd cyklu życia kabli
Studia te rozpatrują różne kategorie oddziaływania na środowisko, skupiając się na potencjale ocieplenia globalnego, uwzględniając m.in. naturalny proces zakwaszania wód lub letni smog.
Jeżeli rozważymy tylko fazę produkcji, to dla większości rodzajów kabli 60% do 90% obciążenia środowiskowego pochodzi z wytworzenia potrzebnej ilości miedzi, natomiast reszta pochodzi z produkcji komponentów z tworzyw sztucznych. Wyjątek stanowi zjawisko smogu fotochemicznego (tzw. letniego), dla którego 44% oddziaływania środowiskowego pochodzi z produkcji miedzi, podczas gdy produkcja tworzyw sztucznych, która uwalnia znaczne emisje tlenków azotu, ma większe znaczenie dla tej kategorii emisji.
Biorąc po uwagę cały cykl życia kabli (produkcja, eksploatacja i wycofanie z eksploatacji), staje się jasne, że w ciągu kilku lat eksploatacji oddziaływanie środowiskowe samej produkcji kabli zostanie przewyższone przez oddziaływania spowodowane stratami energii w fazie użytkowania. Oddziaływania te są reprezentowane przez emisje związane z wyprodukowaniem takiej samej ilości energii elektrycznej.
Kable o mniejszym przekroju mają mniejszy początkowy wpływ na środowisko (produkcja), ale większe roczne straty energii. Kable o zwiększonym (przewymiarowanym) przekroju, spełniające równoważne funkcje elektryczne, mają większy początkowy wpływ na środowisko, ale za to niższe roczne straty energii w fazie użytkowania.
Łączne skutki różnych kategorii oddziaływań na środowisko przecinają się w pewnym punkcie, przed którym standardowe kable są korzystniejsze pod względem środowiskowym, a po jego przekroczeniu korzystniejsze stają się kable o zwiększonym przekroju.
Korzyści wynikające ze stosowania większych kabli
Podsumowując, korzyści środowiskowe wynikające ze stosowania kabli miedzianych o przewymiarowanych przekrojach, są oczywiste: skompensowanie skutków zwiększonej produkcji przez oszczędności powstałe w fazie eksploatacji jest widoczne we wczesnym punkcie przegięcia krzywej, często w ciągu 1 roku[3] w porównaniu do około 30 lat cyklu życia kabla (Rys.1).
Rys.1. Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP100) w latach.
Literatura
- An investigation into the environmental effects of upsizing of copper cables in commercial applications. European Copper Institute, thinkstep; 2015
- Modified Cable Sizing Strategies Potential Savings vs Copper Usage. European Copper Institute, Consulting NV; 2011
[1] EOL – (ang. End of Life) koniec życia produktu.
[2] PLM – (ang. Product Lifecycle Management) zarządzanie cyklem życia produktu.
[3] Założenia: rozważanie dotyczy dużych biur; godziny pracy: 60 godzin w tygodniu, w porze dziennej; EU-27 power grid mix (GaBi 6, database 2013).