Worms-City - Wir in Worms

Eigenschaften und Verwendung von Kupfer in Zukunftstechnologien

Die Verwendung von Kupfer als wichtiger Baustein für Zukunftstechniken

(mpt-13/26a). Bereits vor fast 10.000 Jahren hat die Menschheit Kupfer entdeckt und als Erstes Metall zu verarbeiten gelernt. Der älteste metallische Werkstoff hat aber auch heute nichts von seiner Bedeutung verloren – im Gegenteil. Pur oder in Legierungen ist Kupfer in fast allen Bereichen des Lebens und der Technik im Einsatz. Im Haus ebenso wie bei der Erzeugung und dem Transport von Energie, in Zukunftstechnologien genauso wie im Gesundheitssektor. Im folgenden Ratgeber-Artikel beleuchten wir verschiedene Einsatzgebiete des roten Metalls.

Neue Verwendungen von Kupfer im Energie- und Hightech-Sektor

Schon zum Ende der Steinzeit, also vor etwa 10.000 Jahren, ist die Verwendung von Kupfer dokumentiert. Einer ganzen Menschheitsepoche prägte eine Kupferlegierung ihren Stempel auf – der Bronzezeit, benannt nach dem Metall, das aus der Verbindung von Kupfer und Zinn entsteht. Von der Axt, die der Gletschermann Ötzi bei sich trug, bis zur Münze im alten Rom, von Wasserführungen im alten Ägypten bis zum legendären Koloss, der den Hafen der Insel Rhodos überragte: Kupfer war ein fester Begleiter der ersten hoch entwickelten Menschheitskulturen. Und obwohl wir heute eine Reihe weiterer Metalle kennen und nutzen, gab es noch nie so zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für die Verwendung von Kupfer wie heute. Mehr über die ausgezeichneten Fähigkeiten von Kupfer und die wachsenden Einsatzfelder des Metalls gibt es unter http://www.kupferinstitut.de.

Für engere und smartere Stromnetze: Kupferleitungen

Um die Energiewende zu schaffen, müssen die Netze für den Transport von Elektrizität massiv ausgebaut und vergrößert werden. Nur damit ist sicherzustellen, dass der Strom aus Wasser, Wind oder Sonne vom Ort seiner Erzeugung zum Verbraucher gelangt. Als sogenannte Smart Grids sollen die Leitungen neben Strom in Zukunft auch Informationen transportieren. Intelligente Stromzähler und Elektrogeräte können dann so gesteuert werden, dass sie immer dann laufen, wenn viel und preiswerter Strom zur Verfügung steht, und Pause machen, wenn „Flaute“ im Netz herrscht. Da Kupfer Elektrizität besonders gut und mit geringen Verlusten leitet und dabei vergleichsweise kostengünstig ist, wird es den Löwenanteil der neu zu verlegenden Leitungen stellen.

Eine Hauptrolle spielt Kupfer aber nicht erst bei der Weiterleitung von Strom, sondern auch bei seiner Erzeugung. Und in jedem Generator, egal ob er von Wasserkraft, Wind oder konventionellen Energien befeuert wird, verbergen sich große Wicklungen aus Kupfer. Die können etwa in einem Windrad ein Gewicht von mehreren Tonnen erreichen. Und auch in thermischen Sonnenkollektoren kommt Kupfer zum Einsatz. Hier stehen statt der guten Stromleitungseigenschaften seine Wärmeleitungseigenschaften im Vordergrund. Absorber aus Kupferblech mit schwarzer Beschichtung nehmen die Sonnenwärme auf und übergeben sie mit geringem Verlust an die Wärmeflüssigkeit in der Solaranlage.

Motoren besitzen ein Herz aus Kupfer

Genau wie bei Generatoren, sitzen Kupferdrahtwicklungen auch im Herz von Elektromotoren. Für die Entwicklung schadstofffreier Elektrofahrzeuge ist Kupfer daher ebenfalls wichtig. In einem konventionellen Auto sind etwa 50 Pfund des roten Metalls eingebaut, Tendenz durch die Zunahme elektrischer Hilfsmotoren und elektronischer Helfer steigend. Bei Pkws mit Elektro- oder Hybridantrieb ist sogar noch weit mehr Kupfer vorhanden. Elektrotechnik, Elektronik und Kommunikationsmedien lassen den Kupferbedarf ebenfalls steigen. Kaum ein PC, Handy oder Tablet, der nicht ebenfalls das rote Metall enthält. Die sichere und reibungslose Übertragung elektronischer Signale in fein gearbeiteten Schaltkreisen sprechen hier für den Einsatz. Die konventionelle Elektroinstallation im Privathaus, Geschäftshäusern und öffentlichen Einrichtungen sind sowieso in aller Regel aus Kupfer hergestellt.

Hohe und tiefe Temperaturen: Kupfer für Klima- und Kältetechnik

Kupfer übersteht sowohl große Hitze als auch extreme Minusgrade, ohne zu verspröden oder anderweitig Schaden zu nehmen. Es wird daher auch häufig in der Kälte- und Klimatechnik eingesetzt, wo extreme Temperaturbelastungen und -wechsel die Normalität sind. Wegen seiner dauerhaft stabilen und korrosionsfesten Eigenschaften kommt Kupfer daher auch in der Wasser- und Heizungsinstallation, für Gasleitungen und Sprinkleranlagen sowie für viele industrielle Anwendungen zum Einsatz.

Kein Engpass in Sicht: 50 Prozent des verwendeten Kupfers stammen aus der Wiederverwertung

Kupfer ist beliebig oft und ohne Verluste bei der Qualität wiederverwertbar. Abnehmende Rohstoffqualitäten wie etwa bei der Wiederverwertung von Kunststoffen gibt es hier nicht, das Metall bleibt von seinem ersten Einsatz nach der Herstellung aus Erz bis zur x-ten Recyclingstufe immer gleichbleibend gut verwendbar. Weil der Einsatz von Rohstoffen und Energie bei der Wiederverwertung deutlich geringer ist als bei der Gewinnung aus Erz, wird die Recyclingquote weiter steigen, in Deutschland ist sie derzeit bei etwa 50 Prozent angelangt und steigt weiter. (mpt – contentquelle 09/13)