استخدامات النحاس
الصناعة الكهربائية
نقل الطاقة
يتطلب نقل الطاقة كمية كبيرة من النحاس ذو الموصلية العالية، والذي يستخدم بشكل أساسي في أسلاك الطاقة والكابلات والحافلات والمحولات والمفاتيح ومكونات المكونات الإضافية والموصلات.
في عملية نقل الطاقة من الأسلاك والكابلات، يتم إهدار الطاقة الكهربائية بسبب التسخين بالمقاومة. من منظور توفير الطاقة والاقتصاد، يتم حاليًا الترويج لمعيار "المقطع العرضي الأمثل للكابل" في العالم. كانت المعايير الشائعة في الماضي تستند ببساطة إلى منظور تقليل الاستثمار في التركيب لمرة واحدة. من أجل تقليل المقطع العرضي للكابل، تم تحديد الحد الأدنى المسموح به لحجم الكابل لمنع ارتفاع درجة الحرارة الخطير تحت التيار المقدر المطلوب من قبل التصميم. على الرغم من أن تكلفة تركيب الكابل الموضوع وفقًا لهذا المعيار منخفضة، إلا أن استهلاك طاقة المقاومة كبير نسبيًا أثناء الاستخدام طويل الأمد. يأخذ معيار "المقطع العرضي الأمثل للكابل" في الاعتبار كل من تكلفة التركيب لمرة واحدة واستهلاك الطاقة، ويوسع حجم الكابل بشكل مناسب لتحقيق غرض توفير الطاقة وأفضل الفوائد الاقتصادية الشاملة. وفقًا للمعيار الجديد، غالبًا ما يكون المقطع العرضي للكابل أكثر من ضعف المعيار القديم، مما يمكن أن يحقق تأثير توفير الطاقة بنحو 50٪.
في الفترة الماضية، وبسبب نقص الفولاذ في بلدي، تم استخدام الألومنيوم بدلاً من النحاس في خطوط نقل الجهد العالي العلوية على أمل تقليل الوزن، مع الأخذ في الاعتبار أن الوزن النوعي للألومنيوم لا يتجاوز 30% من وزن النحاس. الكابلات تحت الأرض. في هذه الحالة، يتضاءل الألومنيوم مقارنة بالنحاس بسبب ضعف توصيله وحجم الكابل الكبير.
ولنفس السبب، يعد أيضًا خيارًا حكيمًا استبدال محول لف الألومنيوم القديم بمحول لف نحاسي موفر للطاقة وفعال.
تصنيع المحركات
في تصنيع المحركات، تُستخدم سبائك النحاس عالية التوصيل والقوة على نطاق واسع. الأجزاء النحاسية الرئيسية هي الدوارات والدوارات ورؤوس الأعمدة. في المحركات الكبيرة، يتم تبريد اللفات بالماء أو الهيدروجين، وهو ما يسمى بالتبريد الداخلي المزدوج بالماء أو محركات التبريد الهيدروجيني، والتي تتطلب طولًا طويلاً من الأسلاك المجوفة.
المحركات هي مستخدم كبير للكهرباء، حيث تمثل حوالي 60٪ من إجمالي إمدادات الكهرباء. فاتورة الكهرباء التراكمية لتشغيل المحرك مرتفعة للغاية، وتصل عمومًا إلى تكلفة المحرك نفسه في غضون أول 500 ساعة من التشغيل، أي ما يعادل 4 إلى 16 ضعف التكلفة في غضون عام، ويمكن أن تصل إلى 200 ضعف التكلفة خلال عمر العمل بالكامل. إن الزيادة الطفيفة في كفاءة المحرك لا يمكن أن توفر الطاقة فحسب، بل تحقق أيضًا فوائد اقتصادية كبيرة. يعد تطوير وتطبيق المحركات عالية الكفاءة موضوعًا ساخنًا في العالم اليوم. نظرًا لأن استهلاك الطاقة داخل المحرك يأتي بشكل أساسي من فقدان مقاومة اللف، فإن زيادة المقطع العرضي للسلك النحاسي هو مقياس رئيسي لتطوير المحركات عالية الكفاءة. بالمقارنة مع المحركات التقليدية، زاد استخدام اللفات النحاسية في بعض المحركات عالية الكفاءة التي تم تطويرها لأول مرة بنسبة 25٪ إلى 100٪. تمول وزارة الطاقة الأمريكية مشروع تطوير لإنتاج دوارات المحرك باستخدام تقنية النحاس المصبوب.
كابلات الاتصالات
منذ ثمانينيات القرن العشرين، وبسبب مزايا قدرة كابلات الألياف الضوئية على حمل التيار الكبير، تم استبدالها بسرعة بكابلات النحاس على خطوط الاتصالات الرئيسية. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى كمية كبيرة من النحاس لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية وخطوط الإدخال للمستخدمين. ومع تطور صناعة الاتصالات، أصبح الناس يعتمدون بشكل متزايد على الاتصالات، وسيستمر الطلب على كابلات الألياف الضوئية والأسلاك النحاسية في الزيادة.
خطوط الكهرباء السكنية
ومع تحسن مستويات معيشة شعبنا، أصبحت الأجهزة المنزلية شائعة الاستخدام بسرعة، كما تنمو الأحمال الكهربائية المنزلية بسرعة. وكما هو موضح في الشكل 6.6، في عام 1987، بلغ استهلاك الكهرباء المنزلية 26.96 مليار كيلووات ساعة (1 كيلووات ساعة=1 كيلووات ساعة)، وبعد عشر سنوات في عام 1996 ارتفع إلى 113.1 مليار كيلووات ساعة، أي بزيادة قدرها 3.2 مرة. وعلى الرغم من ذلك، لا تزال هناك فجوة كبيرة مقارنة بالدول المتقدمة. على سبيل المثال، في عام 1995، كان استهلاك الكهرباء للفرد في الولايات المتحدة 14.6 ضعف استهلاك بلدي، وكان استهلاك اليابان 8.6 ضعف استهلاك بلدي. لا يزال هناك مجال كبير للتطور في المستقبل لاستهلاك الكهرباء المنزلية في بلدي. ومن المتوقع أن يزيد استهلاك الكهرباء بمقدار 1.4 مرة من عام 1996 إلى عام 2005.
