Tarihçe
ALÜMİNYUM, kendisine has özellikleri ve hafifliği nedeni ile çok
geniş bir uygulama alanına ( uzay, uçak, taşıt, elektrik, inşaat, ambalaj,
elektronik, ev gereçleri vs.) sahiptir ve ÇAĞIN METALİ olarak
adlandırılmaktadır.
1807 yılında, Sir Humphery Davis alüminyumu laboratuarda elektroliz
yoluyla elde etmeye çalışmış, fakat başarılı olamamıştır.
1812 yılında, Fransa’nın Les Baux ilinde alüminyum maden cevheri
bulunmuştur. Bundan sonra, cevherlerin alaşımları ve bulundukları yere
bakılmaksızın, alüminyum cevheri boksit (bauxite) olarak adlandırılmıştır.
1825 yılında, H.C. Oersted çok ufak miktarlarda alüminyum üretmeyi
başarmıştır.
F. Wohler(1845), H.S.C. Deville (1854), K.J. Meyer’in
araştırmaları (1888) bir üretim yöntemi patenti ile
sonuçlanmıştır.
Günümüzde, Fransız Paul.T. Herault ve Amerikalı
Charles Martin Hall üretim yöntemi patentleri (1892)
kullanılmaktadır.
Alüminyumun elektrik alanında iletken olarak ilk
kullanılımları :
1895 yılında Amerika ve Fransada hava hattı örgülü alüminyum
iletkeni;
1908 yılında hava hattı çelik özlü alüminyum iletkeni;
1910 yılında Boston ve Ealing’de alüminyum iletkenli, kağıt
yalıtkanlı, kurşun kılıflı yeraltı güç kablosu;
1912 yılında Aquitana isimli gemide alüminyum bara;
1917 yılında transformatör sargısı;
1920 yılında sincap kafesli motor rotoru olarak gerçekleşmiştir.
İletken olarak Alüminyum
Termik (kömür, fuel-oil, motorin, doğalgaz, jeotermal),
hidrolik ve nükleer gibi çeşitli enerjilerden yararlanılarak
üretilen elektrik enerjisi, genelde uzun mesafelere
iletilir; şehir ve köy gibi yerleşim bölgelerine, sanayi
tesislerine dağıtılır ve buralarda tüketilir.
Çıplak iletkenler, baralar, yalıtılmış hava hattı ve
yeraltı güç kabloları ve ek malzemeleri elektrik enerjisi
iletim ve dağıtımının başlıca elemanlarıdır.
Yakın zamana kadar, elektrik enerji iletim ve dağıtımında,
bakır, uygun özellikleri nedeni ile bu alandaki ana
iletken malzemesi olmuştu. Bakır, yüksek elektrik geçirgenliği,
işlenebilme ve mekaniksel özellikleri iyi olan bir metaldir.
Niçin Alüminyum?
Pek çok ülkede, alüminyumun iletim ve dağıtım sistemlerinin
tüm elemanları için bakırın yerine, ana iletken malzemesi
olarak kabul edilmesinde pek çok neden bulunmaktadır.
Alüminyum bakıra göre çok hafiftir, alüminyumun yoğunluğu,
yaklaşık olarak bakırın % 30’u kadardır. Özellikle,
hava hattı direk konstrüksiyonlarında hafiflik çok önemlidir,
çünkü ağır iletkenler, ağır direk yapılarına ihtiyaç
gösterir. Ayrıca, alüminyum iletkenlerin taşınması,
işlenmesi ve montajı, ağır bakır iletkenlere göre daha
kolaydır. Alüminyumun hafifliği, ağır bakır iletkenlere
göre birçok avantaj sağlamaktadır. Alüminyum cevheri,
yer yüzü kabuğunda en çok bulunan bir metaldir, yaklaşık
yer yüzünün % 8’ ini kapsamaktadır.
Günümüzde bakır cevherleri çok azalmış ve sınırılı
olması sonucu bakır fiyatları yüksek ve yükselme eyilimindedir.
Aşağıda, son 20 yılın LME (Londra Metal Borsası) bakır
ve alüminyumun yıllık ortalama fiyatlarını gösteren
çizelgeden anlaşılacağı gibi senelerdir, alüminyum fiyatları
bakıra göre düşük, arada bazı sıçramalar yapmasına rağmen
fazla hareketli olmayan bir şekilde gelişmiştir. Alüminyum,
ucuzluğun, hafifliğin ve özelliklerinin verdiği avantajları
nedeni ile alüminyum çıplak iletken ve kablo fiyatları,
bakır çıplak iletken ve kablo fiyatlarının çok altındadır.
Londra Metal Borsası (LME)
yıllık ortalama Bakır ve Alüminyum hammadde Fiyatları
(USD/metrik ton)
|
Yıl
|
Alüminyum
$ / mton
|
Bakır
$ / mton |
|
2002
(*)
|
1.339
|
1.548
|
|
2001
|
1.446
|
1.582
|
|
2000
|
1.539
|
1.815
|
|
1999
|
1.386
|
1.573
|
|
1998
|
1.358
|
1.661
|
|
1997
|
1.599
|
2.276
|
|
1996
|
1.507
|
2.302
|
|
1995
|
1.806
|
2.936
|
|
1994
|
1.477
|
2.307
|
|
1993
|
1.139
|
1.914
|
(*) Ekim 2002'ye kadar
25 yıldan beri, alüminyumun pratikte üretim, tesis ve ek
tekniğinde rastlanan sakıncaları giderilmiş, güvenli ve emniyetli bir konuma
gelmiştir.
Bakır ve Alüminyumun Teknik Değerlendirilmesi
Alüminyum veya Bakır çıplak iletkenli hava hatlarının, yer altı
kablolarının montajı, tesisi, kullanılan bağlantı parçaları, ek ve kablo uçları
genelde büyük farklılık göstermez. Ancak alüminyum ve bakırın fizik ve
mekanik özellikleri bakımından iki ayrı metal olduğu unutulmamalıdır.
Aşağıdaki çizelgede, iletken ve kabloların müşterek malzemesi olan E-Cu
(Elektrolitik bakır), E-Al (Elektrolitik Alüminyum) ile bazı hava hatları ve
kablolardada kullanılan alüminyum alaşım AlMgSi’ yumun fiziksel özellikleri
bulunmaktadır.
Alüminyum ve Bakırın Fiziksel Özellikleri
Özellikler |
Birim |
E-Cu
Bakır |
E-Al
Alüminyum |
AlMgSi
Al Alaşım |
| Özgül Ağırlık |
kg/dm3 |
8,9 |
2,7 |
2,7 |
Çekme Gerilmesi
(sert...tavlı) |
kg/mm2 |
450...240 |
180...80 |
310 |
Kopma uzaması
(sert...tavlı) |
% |
1...35 |
2...35 |
3 |
| Elastisite Modülü |
kN/mm2 |
120 |
70 |
70 |
| Ergime sıcaklığı |
0C |
1083 |
658 |
658 |
| Isı genleşme
katsayısı |
10-6 /
0C |
16,6 |
23,8 |
23,0 |
| +20 0C’de
direnç ısı değişim katsayısı |
1/ 0C
|
0,0039 |
0,0040 |
0,0036 |
| +20 0C’de
iletkenlik |
IACS
% |
97...100 |
61...62 |
53 |
| +20 0C’ de
özgül direnç |
W mm2/m |
0,01786 |
0,02857 |
0,03280 |
Elektriksel Eşdeğerlik
Eş uzunluk |
Eş direnç |
Eş gerilim düşümü |
|
LAl
= LCu |
RAl
= RCu |
D UAl = D UCu |
olarak tarif edilir.
Cu eşdeğeri Al (kesit)
Al
özdirenç |
Cu
özdirenç |
r Al = 0,028264 W mm2/m |
r Cu = 0,017857 W mm2/m |
SAl = 1,6 x SCu |
Sonuç:
Cu iletken ile eşit uzunlukta, eşit dirençte ve gerilim düğümündeki Alüminyum
iletken Bakır iletken kesitinin 1,6 katı daha büyüktür.
Cu eşdeğeri Al
(ağırlık)
Al
özgül ağırlık |
Cu
özgül ağırlık |
dAl
= 2,7 kg/dm3 |
dCu
= 8,9 kg/dm3 |
PAl = 0,5 x PCu |
Sonuç: Cu
iletken ile eşit uzunlukta, eşit dirençte ve gerilim düğümündeki Alüminyum
iletken Bakır iletken ağırlığının yarısı kadardır.
Bakır iletken değerleri 1 olarak kabul edilmek şartı
ile eşdeğer Alüminyum çıplak yuvarlak iletkenin fiziksel karşılaştırılması
Ş a r t l a r |
B a k ı r |
A l ü mi n y u m |
| Eşit Kesit |
1 |
1 |
| * Ağırlık |
1 |
0,3 |
| * İletkenlik |
1 |
0,625 |
| * Akım
Taşıma Kapasitesi |
1 |
0,8 |
| Eşit
İletkenlik |
1 |
1 |
| * Kesit Alanı |
1 |
1,6 |
| * Çap |
1 |
1,3 |
| * Ağırlık |
1 |
0,49 |
| Eşit
Sıcaklık Artışı |
1 |
1 |
| * Kesit Alanı |
1 |
1,4 |
| * Çap |
1 |
1,17 |
| * Ağırlık |
1 |
0,42 |
Cu eşdeğeri Al (EKONOMİ)
Elektriksel eşitlik sağlanmak şartı ile bir tesis için gerekli bakır iletken
ağırlığının yarısı ağırlığında alüminyum iletkene ihtiyaç vardır.
Bakır ve alüminyum birim fiyatları (TL/kg) eşit olarak kabul edilmek şartı ile
diğer bir deyişle aynı tesis, bakır için gerekli yatırımın yarısı ile
alüminyum iletken kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Yukarda son 20 yılın bakır ve alüminyum fiyatlarını gösteren LME fiyat
çizelgesindende görüleceği gibi, bakır alüminyum fiyat oranı çoğunlukla 1’den
büyüktür, bu sonuç sağlanan ekonominin % 50’den daha
büyük olabileceğini göstermektedir.
Çıplak iletkenli tesislerde,
Bakır eşdeğeri ALÜMİNYUM İLETKEN EN AZ % 50 EKONOMİ SAĞLAR
Sağlanan ekonomi, sadece kullanıcı yönünden olmayıp,
ülke döviz çıktısınıda etkilemektedir. Kullanılan alüminyum ve bakırın ham
madde olarak dış alımla temin edildiği düşünülürse, elektrik alanında
kullanılacak bakırın dış alımı için gerekli döviz miktarının en fazla yarısı
alüminyum dış alımı için yeterli olacaktır ve Ülke
açısından büyük bir döviz tasarrufu gerçekleşecektir.
ve niçin
ALÜMİNYUM ???
-
Alüminyumun birim fiyatı yıllardır bakır fiyatlarından daha
düşüktür. Yer yüzünde en çok bulunan metaldir ( % 8 ).
- Hafiflik nedeni ile ALÜMİNYUM iletken ve kablolar, BAKIR iletken ve
kablolardan çok daha düşük fiyatlıdır.
- Hava hatlı tesislerde direklerin hafiflemesi, montaj kolaylığı ve nakliye
tesis için ek ekonomik avantajlar üretir.
- Alüminyum iletkenin pratikte rastlanan ek problemleri son 25 yıldan beri
tamamen çözülmüştür.
ÇÜNKÜ . . .
ALÜMİNYUM İLETKENLER GÜVENLİ, EMNİYETLİ ve EKONOMİK ÇÖZÜMLER
ÜRETİR ÜLKEYE DÖVİZ KAZANDIRIR |