alumiini vs kupari


Vastaus 1:

Alumiinia käytetään. Alumiini on hyvin lähellä kuparin johtavuutta, noin 1,6 kertaa suurempi vastus jalkaa kohti vastaavalla mittarilla. Joten vastaavissa lankakooissa alumiini menettäisi 60% enemmän virtaa I²R-häviöihin.

Mutta alumiinilla on kaksi ominaisuutta, jotka tekevät siitä käytön arvoisen. Kustannus. Tiheys.

Tiheydessä se on noin 1/3 painosta yhtä tilavuutta kohti. Joten tämä antaa mekaanisesti vakavan edun, koska voimme lisätä poikkileikkauspinta-alaa kahdella (tee se halkaisijaksi 1,414-kertainen) ja sillä on 0,8-kertainen kuparin I²R-häviö ja se on silti 2/3 -kertainen kokonaispainoon verrattuna, jotta tornit ovat halvempia rakentaa, koska niiden ei tarvitse olla yhtä vahvoja kertoimella .66 ja niiden ei tarvitse olla yhtä lähekkäin toisistaan.

Toiseksi kuparin kustannukset painon mukaan ovat noin kuusi kertaa niin suuret kuin alumiinin. Tämä tarkoittaa, että vaikka olemme käyttäneet 2/3 painosta yllä, olemme edelleen itse johdolla 10%: n kustannuksella (.66 x 1/6), puhumattakaan tornin kustannussäästöistä, jotka selitin yllä.

On huomattava, että korkeajännitteisten voimajohtojen keskimääräiset kustannukset ovat 285 000 dollaria mailia kohden, ja tämä on todennäköisesti alumiinijohtimille. Jos kuparia käytettäisiin, mailia kohden laskettavat kustannukset todennäköisesti kaksinkertaistuvat, kun yllä esitetyt säästöt plus lisätty tehokkuus säästää tuotantokustannuksia.

Kannattaaksesi olettaa, että käytämme alumiinilankaa 1,4 kertaa paksumpaa kuin lankaa, jota käyttäisimme, jos se olisi kuparia:

  1. vähentämme resistanssia 20% ja siten I²R-tehonhäviöitä noin 6%: sta 5%: iin, mikä säästää 1% kaikesta tuotetusta ja siirretystä energiasta tulevina vuosina.
  2. säästäämme 33% rakennuskustannuksissa - tornin lujuus on pienempi, koska lanka on 66% kuparin painosta
  3. Säästimme 90% itse johtimen kustannuksista johtuen materiaalikustannuksista AL vs CU

Käytännössä kaikki ei ole niin selkeää: Voimansiirtolinjojen alumiinijohdoissa on yleensä teräsydin lisää lujuutta. Ihovaikutus tulee myös peliin. Olen varma, että on olemassa laajoja kompromissitaulukoita, joissa verrataan erilaisten alumiinimäärien kustannushyötyjä siihen, mikä on järkevää ja tuottaa nopeimman takaisinmaksun, koska rakennuskustannukset ovat kertaluonteisia, mutta tehokkuus on jatkuvaa.