Por que o alumínio se tornou o condutor da espinha dorsal
O alumínio está no centro dos sistemas energéticos modernos porque combina três propriedades difíceis de encontrar em conjunto: alta condutividade elétrica, baixa massa e uma película protetora de óxido estável. As linhas aéreas construídas com compostos de alumínio{1}}aço transportam 200 kV e economizam cerca de 40% do peso de um condutor de cobre equivalente, o que reduz diretamente a carga da torre e o estresse mecânico em vãos longos. O grau do condutor AA1350 atinge 61% de condutividade IACS, e variantes de liga-resistentes à fluência mantêm sua tensão por 50 anos ou mais, de modo que a curvatura permanece previsível durante toda a vida útil do projeto de uma linha. A resistência à corrosão é suficiente para resistir à névoa salina costeira e a infraestrutura da rede global já contém mais de 30 milhões de toneladas de alumínio.
A mesma combinação de propriedades, e não apenas a condutividade, explica por que o alumínio se expandiu das linhas de transmissão para aplicações solares, de baterias, de hidrogênio e nucleares.
Transmissão Aérea e Infraestrutura de Rede
Condutores compostos de alumínio-aço para linhas aéreas de alta-tensão, com o núcleo de aço transportando carga mecânica e as camadas de alumínio transportando corrente.
AA1350 e ligas resistentes-à fluência especificadas onde a retenção de tensão e a baixa curvatura ao longo de décadas são mais importantes do que a resistência máxima.
Desempenho anticorrosivo adequado para rotas costeiras-carregadas de sal e atmosferas industriais, evitando a carga de manutenção mais pesada de condutores menos resistentes.
A economia de peso de aproximadamente 40% em relação ao cobre permite vãos mais longos ou torres mais leves para a mesma carga-de transporte de corrente.
Energia Solar Fotovoltaica
As estruturas de alumínio anodizado protegem os módulos fotovoltaicos contra 30 anos de exposição aos raios UV, ao mesmo tempo que mantêm o peso do módulo baixo o suficiente para estruturas de montagem em telhados. Os refletores de backsheet aumentam a eficiência do módulo em cerca de 5%, devolvendo a luz não utilizada para a célula. Os sistemas leves de estrutura e trilhos simplificam a instalação no telhado e reduzem o reforço estrutural necessário nos edifícios existentes, e a reciclabilidade do metal se alinha com a questão ambiental da geração solar. Um parque solar típico requer cerca de 15 toneladas de alumínio por cada megawatt de capacidade instalada, o que torna a escolha do material uma questão central de custos e sustentabilidade no planeamento de projetos.
Baterias e armazenamento de energia
As células de íon-de lítio usam folha de alumínio com cerca de 20 µm de espessura como coletor de corrente, valorizada por sua condutividade, baixo peso e estabilidade eletroquímica.
As baterias de ar-de alumínio atingem uma densidade de energia de cerca de 1.500 Wh/kg, bem acima da química convencional de íons-de lítio.
Os projetos de íons-de sódio usam o alumínio como uma alternativa sem{1}}cobre para a coleta atual, eliminando um gargalo de fornecimento na lista de materiais.
As placas de gerenciamento térmico afastam o calor das células para evitar o superaquecimento e uniformizar a distribuição da temperatura na embalagem.
A reciclagem recupera mais de 95% do alumínio contido nas baterias-em fim de-vida útil.
Hidrogénio, Células de Combustível e Sistemas de Apoio Nuclear
Os vasos de pressão Tipo IV usam revestimentos de alumínio com cerca de 3 mm de espessura para armazenamento de hidrogênio a 700 bar, onde o revestimento fornece a barreira de permeação e o invólucro composto carrega a carga de pressão. As placas bipolares nas células de combustível exploram a condutividade do alumínio, os reatores catalíticos usam substratos alveolares de alumínio para maximizar a área de superfície em um pequeno volume e os eletrolisadores contêm coletores de corrente de alumínio. O alumínio em pó também está sendo estudado como portador de energia-com emissão zero.
Na geração nuclear, as ligas de revestimento AA6061 contêm barras de combustível com segurança, os trocadores de calor nos circuitos de resfriamento resistem à corrosão da água desmineralizada, os compostos de alumínio-boro contribuem para a proteção contra radiação e os pacotes de descomissionamento usam alumínio para-contenção de resíduos a longo prazo. Cada uma dessas funções depende do mesmo perfil subjacente: densidade moderada, boa condutividade térmica, comportamento previsível contra corrosão e uma rota de reciclagem madura.
Perguntas frequentes
P: Por que o alumínio é preferido ao cobre para transmissão de energia?
Condutores compostos de alumínio-de aço transportam 200 kV com aproximadamente 40% menos peso que o cobre, o que reduz a carga da torre; AA1350 atinge 61% de condutividade IACS e classes resistentes à fluência-mantêm a tensão por 50 anos ou mais.
P: De quanto alumínio uma fazenda solar precisa?
Cerca de 15 toneladas de alumínio por megawatt de capacidade instalada, abrangendo esquadrias, estruturas de montagem e componentes elétricos.
P: Quais tecnologias de bateria dependem do alumínio?
As células de íon-de lítio usam coletores de corrente laminados com cerca de 20 µm de espessura, as baterias de ar-de alumínio atingem cerca de 1.500 Wh/kg e os projetos de íon-de sódio usam alumínio em vez de cobre, com a reciclagem recuperando mais de 95% do alumínio da bateria.
P: Qual o papel do alumínio no armazenamento de hidrogênio?
Os tanques Tipo IV usam revestimentos de alumínio com cerca de 3 mm de espessura para serviço de 700 bar, e placas bipolares de célula de combustível mais coletores de corrente do eletrolisador dependem de sua condutividade.
P: Como o alumínio é usado em usinas nucleares?
O revestimento AA6061 contém barras de combustível, os trocadores de calor resistem à corrosão da água-desmineralizada, os compostos de alumínio-boro suportam a proteção contra radiação e os pacotes de descomissionamento dependem do metal para contenção-de longo prazo.
P: O alumínio sofre corrosão em condições costeiras e marítimas?
Sua película de óxido natural o torna resistente à névoa salina costeira, razão pela qual condutores aéreos desse tipo são amplamente utilizados ao longo da costa e em regiões industriais úmidas.
