Tak zmieniają się kable i przewody
igusW dzisiejszym świecie, w którym szybki postęp technologiczny stał się normą, branża przewodów i kabli odgrywa kluczową rolę w zaspokajaniu stale rosnących wymagań w zakresie łączności i przesyłu energii. Ponieważ zapotrzebowanie na szybsze i wydajniejsze systemy stale rośnie, niezwykle ważne jest, żeby producenci byli na bieżąco z pojawiającymi się trendami, które kształtują obecnie branżę przewodów i kabli.
Branża kabli i przewodów stale się rozwija, udoskonalając oferowany asortyment. Pojawiają się nowe materiały, zmienia się konstrukcja przewodów, a finalni odbiorcy mają coraz większe wymagania co do jakości i wydajności nabywanych produktów. Dzięki tej ewolucji produkowane obecnie kable i przewody charakteryzują się coraz większą odpornością na niesprzyjające warunki, m.in. na wysokie i niskie temperatury, dużą wilgotność czy promieniowanie UV. Rozwój technologiczny sprawia ponadto, że co jakiś czas pojawiają się nowe potrzeby względem kabli i przewodów, czego najlepszym przykładem są kable fotowoltaiczne i światłowody.
Nie można też pominąć wpływu zmieniających się przepisów na branżę kabli i przewodów. Unia Europejska bowiem stawia przed producentami coraz większe wymagania. W efekcie nowe kable i przewody mają charakteryzować się lepszymi parametrami wytrzymałościowymi bez względu na panujące warunki otoczenia. Celem jest wydłużenie żywotności oferowanego asortymentu. Unia preferuje również zrównoważone i przyjazne dla środowiska produkty, co znajduje odzwierciedlenie nie tylko w materiałach, które stosuje się do produkcji kabli i przewodów, ale również w stawianiu na energooszczędne technologie ich wytwarzania oraz w wykorzystywaniu surowców z recyklingu.
Kluczowe momenty w ewolucji kabli i przewodów
- Końcówka XVIII w. – wraz z upowszechnianiem maszyn, silników parowych i pierwszych linii produkcyjnych pojawiły się pierwsze przewody elektryczne. Były one nieizolowane i szybko stało się jasne, że bez zastosowania odpowiedniego materiału izolacyjnego przesył prądu o dużym napięciu będzie niemożliwy.
- 1858 r. – pierwszy transatlantycki kabel telegraficzny połączył USA i Europę i był początkiem rewolucji w komunikacji na duże odległości.
- Przełom XIX i XX w. – mniej więcej w latach 80. XIX w. pojawiły się izolowane przewody, a w 1906 r. wprowadzono kable zbrojone z elastyczną osłoną i przewodami izolowanymi gumą.
- Połowa XX w. – przejście na kable koncentryczne stanowiło znaczną poprawę w stosunku do wcześniejszych technologii. Kable koncentryczne, z ich zdolnością do przenoszenia wyższych częstotliwości i obsługi większej przepustowości, stały się standardem transmisji telewizyjnej i wczesnej transmisji danych.
- Lata 50. XX w. – izolację lateksową i gumową zastąpiono polichlorkiem winylu (PVC), a w latach 70. materiały z polietylenu usieciowanego (XLPE) poprawiły właściwości elektryczne i mechaniczne izolacji, czyniąc przewody odporniejszymi na ciepło, wilgoć i inne czynniki środowiskowe.
- Do połowy XX w. – głównym materiałem używanym do okablowania elektrycznego był drut miedziany, później coraz powszechniejsze stało się aluminium.
- Koniec XX w. – wprowadzono kable światłowodowe, które zamiast przesyłać sygnały elektryczne, wykorzystują impulsy światła do przenoszenia danych.Technologia ta zrewolucjonizowała telekomunikację, zapewniając bezprecedensową przepustowość, szybkość i niezawodność.
Kluczowe trendy, które obecnie wpływają na ewolucję kabli i przewodów
- Zrównoważony rozwój: nacisk na przyjazne dla środowiska materiały i procesy recyklingu w produkcji kabli zmniejsza wpływ na środowisko i promuje zrównoważony rozwój.
- Miniaturyzacja: zapotrzebowanie na mniejsze i lżejsze kable rośnie, zwłaszcza w elektronice użytkowej i zastosowaniach motoryzacyjnych, gdzie przestrzeń jest na wagę złota.
- Szybka transmisja danych: pojawienie się 5G i internetu rzeczy zwiększa zapotrzebowanie na kable zdolne do szybszej transmisji danych.
- Trwałość: rozwój materiałów i konstrukcji pozwala projektować kable, które są w stanie wytrzymać trudne warunki i zapewniają zwiększoną trwałość.
- Inteligentne kable: integracja czujników i funkcji łączności w kablach otwiera nowe możliwości monitorowania i zarządzania, torując drogę dla inteligentnej infrastruktury.
Ekologia w świecie kabli
Coraz większy nacisk na zrównoważony rozwój nie omija również producentów kabli i przewodów. Przyjazne dla środowiska materiały czy ponowne wykorzystywanie zużytych surowców (zgodnie z koncepcją gospodarki obiegu zamkniętego) stały się już integralną częścią procesów wytwarzania nowych produktów. Jest to o tyle istotne, że stosowane jeszcze nie tak dawno temu przewody i okablowanie stwarzały duże zagrożenie dla środowiska naturalnego ze względu na materiały używane do ich produkcji.
Przykładem takiej ewolucji są przewody halogenowe, do których produkcji wykorzystywano chlorowce, czyli materiały zawierające chlor czy fluor (np. polichlorek winylu, czyli polwinit). Wprawdzie są one mniej palne, jednak powodują emisję toksycznych i żrących gazów oraz gęstego dymu, które są niebezpieczne dla zdrowia i prowadzą do zanieczyszczenia powietrza. Nie nadają się więc do montażu w przestrzeni publicznej.
Dlatego też coraz częściej stawia się na rozwiązania bezhalogenowe, które wykorzystują polimery na bazie czystych węglowodorów. Do ich największych zalet należy brak gazów korozyjnych i innych toksycznych gazów pożarowych, ale również generalnie mniejsza ilość dymu podczas pożaru. Izolacja przewodów bezhalogenowych zapewnia także utrzymanie podstawowych funkcji przez określony czas, dzięki czemu nadają się one do zasilania systemów bezpieczeństwa.
Ekologiczne materiały stosuje się coraz częściej do produkcji izolacji kabli i przewodów. Plastyfikatory, które nie zawierają ftalanów, i plastyfikatory pochodzenia biologicznego mogą emitować nawet o 40% mniej gazów cieplarnianych niż kable w osłonie PVC. Ekologiczne kable wykonane z przewodnika, który zawiera 99,7% czystej miedzi elektrolitycznej zwiększają obciążalność prądową o 20%. Izolator HR-FRLSH--LF zawiera głównie składnik złożony z PCW typu C, który jest odporny na ciepło i płomień, generuje niski poziom dymu i zawiera bardzo mało halogenów. Jest też bezołowiowy.
Koncentracja na zrównoważonym rozwoju i redukcji odpadów skłania branżę przewodów i kabli do przyjęcia praktyk przyjaznych dla środowiska, takich jak wykorzystanie w produkcji kabli materiałów, które nadają się do recyclingu, zmniejszenie zużycia energii i ponowne wykorzystanie lub recykling produktów wycofanych z eksploatacji. Jednym z najnowszych trendów w branży przewodów i kabli jest zwiększone wykorzystanie zrównoważonych materiałów. Obejmuje to przyjazne dla środowiska materiały do produkcji przewodów i kabli, takie jak miedź z recyklingu i różnego rodzaju tworzywa biodegradowalne. Z biegiem lat wykonane z tych materiałów przewody ulegają naturalnemu rozkładowi, zmniejszając negatywny wpływ na środowisko. Są stosowane w tych produktach, w których przypadku może pojawić się problem z ich utylizacją.
Pożądana wysoka wydajność
Wraz z postępem technologicznym rośnie zapotrzebowanie na materiały o wysokiej wydajności w branży kabli i przewodów. Materiały te zapewniają lepszą wytrzymałość, trwałość i inne korzystne właściwości. Jest to szczególnie istotne w przypadku tych kabli i przewodów, które będą wystawione na działanie niekorzystnych warunków atmosferycznych (np. duże nasłonecznienie, wilgoć, woda, w tym woda słona czy wiatr). W każdym z tych przypadków okablowanie musi być dostosowane do specyficznych warunków.
Obecne przepisy i normy nakładają na producentów kabli i przewodów obowiązek zwiększania ich odporności na ogień. Najbardziej zaawansowane rozwiązania pozwalają wytrzymać ekstremalne temperatury i płomienie, minimalizując ryzyko rozprzestrzeniania się pożaru, przy zachowaniu funkcjonalności w sytuacjach awaryjnych. Kable te są powszechnie stosowane w infrastrukturze krytycznej, np. w elektrowniach i systemach transportowych, aby zapewniały ciągłą pracę nawet w razie pożaru.Przełomowym rozwiązaniem w świecie kabli i przewodów mogą stać się wysokotemperaturowe kable nadprzewodzące (high temperature superconductor – HTS). W przeciwieństwie do tradycyjnych przewodów miedzianych lub aluminiowych kable HTS mogą przesyłać prąd przy zerowym oporze, co czyni je wysoce wydajnymi i zdolnymi do przenoszenia większej mocy na duże odległości. Kable te są stosowane na obszarach miejskich, gdzie przestrzeń jest ograniczona, ponieważ są mniejsze i lżejsze niż ich konwencjonalne odpowiedniki.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Widoczny jest także trend odchodzenia od ciężkich komponentów, z których wytwarzane są kable i przewody (np. ołów), oraz zastępowanie ich dużo lżejszymi odpowiednikami. Przykładem mogą być włókna aramidowe czy wysokowydajny termoplastyczny elastomer polipropylenowy (high performance thermoplastic elastomer – HPTE). Nowością jest też wykorzystanie nanotechnologii w izolacji kabli i poprawa w ten sposób ich wydajności. Nanokompozytowe materiały izolacyjne zapewniają doskonałe właściwości termiczne i elektryczne, zmniejszając straty energii i poprawiając ogólną wydajność kabla. Materiały te są szczególnie korzystne w zastosowaniu wysokiego napięcia.
OZE, światłowody i sieć 5G
W najbliższych latach rozwój nowych branż będzie w równie dużym stopniu wpływał na zmieniającą się ofertę kabli i przewodów. Odnawialne źródła energii, takie jak fotowoltaika i energia wiatrowa, wymagają nowej infrastruktury, takiej jak kable i przewody, aby skutecznie zintegrować czyste źródła energii z siecią energetyczną. Kable fotowoltaiczne w dużym stopniu odpowiadają za wydajność instalacji solarnej.
Ich niska jakość, złe dopasowanie czy uszkodzenie mogą być przyczyną wystąpienia tzw. łuku elektrycznego w fotowoltaice. Kable te muszą sobie radzić z wysokimi i niskimi temperaturami, dużym nasłonecznieniem i promieniowaniem UV. Muszą przy tym charakteryzować się odpowiednią giętkością, żeby umożliwić łatwy montaż. Według norm kable PV powinny mieć żywotność co najmniej 25 lat.
Rosnące zapotrzebowanie na szybką i niezawodną komunikację i transmisję danych będzie wymuszać rozwój kabli światłowodowych, które są wykonane z włókien szklanych i różnych tworzyw sztucznych. Najnowsze osiągnięcia w tym obszarze obejmują światłowody z bardziej zaawansowanymi powłokami i ulepszonymi technikami przetwarzania sygnału, dzięki czemu będą w stanie zapewnić jeszcze większe przepustowości. Kable do szybkiego przesyłu dużych ilości danych będą niezbędne do takich zastosowań, jak sieci 5G, centra danych i strumieniowy przesył wideo w wysokiej rozdzielczości.
Ponieważ w nowoczesnych systemach sterowania transmisja danych jest tak samo ważna jak przesył energii, przyszłość może należeć do hybrydowych kabli światłowodowych. To innowacyjne rozwiązanie łączy w jednym kablu światłowód z przewodem elektrycznym, dzięki czemu zajmuje mniej miejsca i ułatwia instalację okablowania.
Z całą pewnością producenci kabli i przewodów nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa, więc można się spodziewać kolejnych, rewolucyjnych rozwiązań z ich strony. Jednocześnie można oczekiwać, że pojawią się kolejne potrzeby i wymagania ze strony rynku, które będą wymuszać tworzenie coraz bardziej nietypowych produktów.
Jak zmieniają się kable i przewody
Zdaniem eksperta: Helukabel Polska
Zmiany zachodzące w konstrukcji kabli i przewodów dostępnych na rynku spowodowane są m.in. potrzebą zwiększenia bezpieczeństwa i niezawodności użytkowanych instalacji, a także zmieniającymi się przepisami oraz normami.
Jako producent kabli specjalistycznych musimy bacznie przyglądać się oczekiwaniom rynku i szybko reagować na potrzeby klientów. I tak np. Przemysł 4.0 to kolejny etap zwiększania nasycenia obszaru przemysłowego urządzeniami elektronicznymi, a co za tym idzie – rosnącą liczbą źródeł zakłóceń z jednej strony, a odbiorników tych zakłóceń z drugiej strony. Powoduje to często niezamierzone oddziaływania między nimi. Żeby zlikwidować źródło zakłóceń, ważne jest, aby użyć odpowiednich komponentów, także kabli. Tu bardzo dobrym przykładem, który obrazuje zmiany w konstrukcji przewodów, jest nasz znany od lat TOPFLEX® – zasilający przewód do serwonapędów. W nowej wersji ten przewód charakteryzuje się średnio o 20% zwiększoną obciążalnością prądową i zwiększoną temperaturą pracy na żyle. Ponadto przewód zgodny jest z wymaganiami rozporządzenia CPR (klasa reakcji na ogień).
Wprowadzając szereg ulepszeń, zwróciliśmy też uwagę na potrzebę uniwersalności przewodu, czyli to, że może on być zastosowany zarówno w ziemi, jak i wystawiony na działanie promieni UV.
Z naszych obserwacji wynika, że rynek oczekuje kabli do zadań specjalnych ze znacznie wyższą odpornością na różnego rodzaju czynniki. Ale również takich, których konstrukcja zapewni łatwe układanie, bezpieczeństwo instalacji i zwiększenie żywotności tych produktów.
Co decyduje o tym, że przewód jest bezawaryjny?
Zdaniem eksperta: Maciej Ślęzak, Manager Produktu chainflex, igus:
Wielu producentów zdało sobie sprawę, że przewód bezawaryjny to przewód odpowiednio skonstruowany. Jako firma igus przetarliśmy szlaki w produkcji przewodów do ruchu. Pierwsza seria wyprodukowana w 1989 r. jest w dalszym ciągu dostępna w naszym katalogu (CF2).
Przestrzegamy odpowiedniej konstrukcji i skrętu żył wewnątrz przewodu, aby ograniczyć ruchy pojedynczych żył. Bez zalewania płaszcza zewnętrznego przewodu pod wysokim ciśnieniem, samo odpowiednie ułożenie żył – nic by nie dało. Aby stwierdzić, że przewód jest odpowiedni do pracy w ruchu, musi spełniać 7 podstawowych cech. Co więcej, dobrane materiały muszą być wyjątkowo odporne na ścieranie, bo docelowo ten przewód będzie miał kontakt z materiałem prowadnika. Coraz to nowsze, szybsze i bardziej skomplikowane maszyny wymuszają na producentach dobór odpowiedniej jakości produktów. Podobnie wzrost automatyzacji i robotyki sprawiają, że przewody muszą być odporne na częste zginanie i skręcanie.
Z czym jeszcze mierzą się producenci przewodów? Z normami, które pozwalają na zastosowanie konkretnych serii przewodów w danej branży. Przykładem jest norma UL – dopuszczenie na rynki amerykański i kanadyjskie. Przewód musi mieć zatem odpowiednią konstrukcję, być wytrzymały na zginanie, wytrzymały na tarcie, a przy tym spełniać specyficzne normy i wymogi. Jeśli dołożymy do tego gwarantowaną żywotność przewodu, warto odpowiedzieć sobie na pytanie czy wielu producentów przewodów jest w stanie zaoferować taki produkt? Odpowiedź jest krótka: nie.
O Autorze
