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Ist Aluminium eine sinnvolle Alternative zu Kupfer?
Ist Aluminium eine sinnvolle Alternative zu Kupfer?

Aluminium oder Kupfer?

Der Anstieg von Rohstoffpreisen und die unzureichende Verfügbarkeit von Kupfer treibt Erstausrüster (OEMs) vermehrt dazu, für Draht- und Kabelanwendungen alternative Metalle wie beispielsweise Aluminium in Betracht zu ziehen. Obwohl Aluminium leichter und kostengünstiger ist als Kupfer, hat sich dieses Metall bis jetzt aufgrund einiger Nachteile in seiner Anwendung nicht wirklich flächendeckend durchgesetzt. 

Die Verfügbarkeit von Kupfer und das Ausmaß der zugänglichen Vorkommen dieses Metalls gaben der Industrie immer wieder Anlass zur Sorge. Im Jahr 1924 etwa, als Ira B. Joralemon, ein Geologe und Experte für Kupferabbau, von seiner weltweiten Beratertätigkeit nachhause zurückkehrte, sprach er eine Warnung aus. „Das Zeitalter des Kupfers wird kurz sein. Angesichts der intensiven Produktionsraten, die uns zweifelsohne bevorstehen, werden die Kupfervorkommen dieses Planeten in kaum zwanzig Jahren erschöpft sein ... unsere Zivilisation, deren Grundlage der elektrische Strom ist, wird dahinsiechen und sterben.“ 

Auch wenn die Prophezeiung von Ira sich nicht erfüllt hat, so waren und sind seine Sorgen dennoch berechtigt. Kupfer hat die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Nichtedelmetalle, was auch den Grund für den kontinuierlichen Anstieg der Nachfrage nach diesem Material im Laufe der vergangenen 50 Jahre darstellt. 

Aluminium und Kupfer im direkten Vergleich

In industriellen Umgebungen wird Kupfer üblicherweise in Hoch- und Höchstspannungskabeln, zur Verkabelung von Gebäuden, für Telekommunikationskabel und in Transformatoren verwendet. Aluminium hingegen kommt vor allem in Hochspannungsfreileitungen, Rotoren von Induktionsmotoren und in unterirdisch verlegten Niederspannungskabeln zum Einsatz.

Für manche Anwendungen kann nur ein bestimmtes Metall verwendet werden, und es ist gar nicht möglich, eine Alternative zu suchen. Für manche Produkte jedoch kann Aluminium als direkter Ersatz für Kupfer genutzt werden. Das einfachste Beispiel dafür sind die Materialien, die für die Spulen in Induktoren, auch Drosseln genannt, verwendet werden. Allerdings gibt es einige zentrale Punkte, die vor einem Austausch des verwendeten Materials zu beachten sind.

Zunächst ist Aluminium nicht in so vielen wickelbaren Querschnitten verfügbar. Oft muss ein größerer Querschnitt genutzt werden, was sowohl das Gewicht der Spule als auch ihr Volumen erhöht.

Außerdem hat Aluminium einen niedrigeren Schmelzpunkt als Kupfer. Da Aluminium bereits bei 660 Grad Celsius schmilzt und Kupfer erst bei 1085 Grad, kann Aluminium nicht in Anwendungen genutzt werden, in denen mit hohen Überlastungen zu rechnen ist, da Aluminium nicht in der Lage ist, solche Energiespitzen rasch genug zu absorbieren. 

Im Laufe der Geschichte waren auch Verbindungs- und Klemmtechnologien ein Hindernis für den Einsatz von Kabeln und Drähten aus Aluminium. Bei Klemmverbindungen zwischen Aluminium und Kupfer kann es zu Kontaktkorrosion kommen, was zum Anstieg des elektrischen Widerstands, einer Verringerung der Leitfähigkeit und somit zu Energieverlusten und Gerätedefekten führen kann.

Auch wenn die weltweiten Kupferreserven nicht so drastisch geschrumpft sind, wie Joralemon dies vor 100 Jahren vorhergesagt hat, sollten Hersteller die Vor- und Nachteile alternativer Materialien abwägen, um weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben.

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