Zwiększenie użycia miedzi polepsza efektywność energetyczną urządzeń i sprzętu gospodarstwa domowego, przynosząc korzyści dla środowiska i w większości przypadków obniżając koszt cyklu życia.
Będąc najlepszym przewodnikiem elektryczności i ciepła spośród metali technicznych, miedź w istotny sposób przyczynia się do poprawy efektywności energetycznej urządzeń elektrycznych i sprzętu gospodarstwa domowego, takich jak maszyny elektryczne, transformatory, klimatyzatory i pompy ciepła. Obniżenie zużycia energii w przeliczeniu na jednostkę produkcji zmniejsza z kolei emisję CO2 z elektrowni, wspomagając batalię przeciwko zmianie klimatu.
Maszyny elektryczne:
W uzwojeniach stojana silników indukcyjnych stosowane są emaliowane druty nawojowe a w wirniku aluminium lub miedź. W czasie pracy maszyny, przepływ prądu zarówno w stojanie i wirniku, powoduje straty rezystancyjne i2R. Innego rodzaju straty energii występują także w blachach wirnika i stojana, łożyskach i w wentylatorze. Straty rezystancyjne i2R można obniżyć przez przeprojektowanie silnika i zastosowanie większego przekroju przewodów uzwojenia, zmniejszając tym samym rezystancję uzwojenia, co zwiększa zużycie miedzi. Ponadto, w maszynach z aluminiową klatką wirnika, można uzyskać obniżenie strat energii i2R przez zastąpienie aluminium materiałem o wyższej przewodności, czyli miedzią.
Transformatory:
Transformatory energetyczne i rozdzielcze składają się z dwóch uzwojeń sprzężonych strumieniem magnetycznym w rdzeniu z materiału ferromagnetycznego. Przepływ prądu w uzwojeniach powoduje straty energii i2R na rezystancji uzwojeń. Straty energii występują ponadto w rdzeniu transformatora. Straty rezystancyjne i2R można obniżyć przez przeprojektowanie uzwojeń transformatora i zastosowanie większego przekroju przewodów uzwojenia, zmniejszając tym samym rezystancję uzwojeń. Wymaga to większego zużycia miedzi.
Klimatyzatory pokojowe i pompy ciepła:
Klimatyzator pokojowy przenosi ciepło z zamkniętego pomieszczenia w budynku na zewnątrz do atmosfery, ochładzając w ten sposób pomieszczenie. Pompa ciepła typu powietrze-powietrze działa na podobnej zasadzie, lecz odwrotnie – przenosi ciepło z atmosfery do wnętrza budynku, ogrzewając pomieszczenie. Obydwa urządzenia są strukturalnie podobne i składają się z dwóch wymienników ciepła, z których jeden znajduje się w pomieszczaniu a drugi na zewnątrz. Czynnik chłodniczy w postaci cieczy, pobiera ciepło i parując zmienia się w gaz w jednym wymienniku ciepła, a następnie dostarcza ciepło do drugiego wymiennika, ochładza się i skrapla a cykl powtarza się. Sprężarka napędzana silnikiem elektrycznym przemieszcza czynnik chłodniczy dostarczając energii niezbędnej w tym procesie termodynamicznym.
Wymienniki ciepła są zwykle wykonywane z rur miedzianych, ze względu na doskonałą przewodność cieplną miedzi. Sprawność energetyczną tych urządzeń można zwiększyć przez zwiększenie powierzchni wymiany ciepła, co powoduje większe zużycie miedzi.
Widać, zatem, że użycie większej ilości miedzi poprawia efektywność energetyczną opisanych grup urządzeń. Liczne studia przypadków pokazują, że dodanie tylko 1 kg miedzi w urządzeniu elektrycznym może przynieść w okresie życia produktu oszczędność energii pierwotnej do 5 000 kWh. Przy ostrożnych założeniach odpowiada to oszczędności 2 500 kg emisji CO2 i 350 USD kosztów energii na kilogram miedzi. Oprócz korzyści dla środowiska jest to dobry zwrot z początkowego nakładu inwestycji.
Literatura
- VITO and BIOIS study for preparing the implementation of the new Ecodesign or Energy Related Products (ERP) Directive (2009/125/EC) related to power and distribution transformers, on behalf of the European Commission DG ENTR unit B1 LOT2: Distribution and power transformers Tasks 1 – 7 Contact VITO: Paul Van Tichelen, Contact BIOIS: Shailendra Mudgal, ecotransformer.org 2010/ETE/R/106, January 2011
- Drivers for Copper use in Power Transformers, S.A.A. Houtepen, J. Bloem KEMA, Arnhem 20 December 2011 , 74101182-ETD/SUP 11-2903
- ECI Case studies – “$1M investment ‘’