Verdrängung von teurem Kupfer hat begonnen
Umstiegspotenzial
Die Nachfrage nach Aluminiumverkabelung steigt. Nicht nur auf internationalen Märkten, sondern zunehmend auch in Deutschland etabliert sich der Leiterwerkstoff als Alternative zum bisher gängigen Kupfer – trotz scheinbarer Nachteile wie Materialeigenschaften oder teilweise nicht eindeutiger Normen. Neue Verbindungslösungen bieten das Potenzial für den Umstieg.
Bisher war Deutschland bei der Verkabelung ein Kupferland. Das ?ndert sich langsam. (Bild: Carl Leipold GmbH)
Die USA, Skandinavien und Osteuropa gehen bei der Verdrahtung von Aluminium voran: In den europäischen Musterstaaten wurde der Werkstoff in den großen Stromleitungen schon immer bis an die eigene Haustür gelegt. Wer in diesen Ländern bis heute Energieverteilungen verkabeln will, kommt an Aluminium nicht vorbei. In Deutschland bisher ein anderes Bild: Die Bundesrepublik gilt als klassisches Kupferland. Doch Aluminium gewinnt hierzulande bei der Verkabelung zunehmend an Bedeutung. Erneuerbare-Energien-Branchen wie Windkraft und Solar setzen seit jeher auf den alternativen Leiterwerkstoff. Daneben bestehen teilweise ganze Stromtrassen aus Aluminiumkabeln. Überall dort, wo Verteilungen aufgebaut werden, gelangt Aluminium verstärkt in den Fokus.
Preis und Gewicht bringen große Vorteile für Aluminium
Treiber dieser Entwicklung ist vor allem der Preis, aber auch das Gewicht. Ob Infrastruktur oder Anlagenbau: Im Vergleich zu Kupfer weist Aluminium im Allgemeinen zwar eine geringere Leitfähigkeit auf, Anwender müssen für Aluminium aber nur rund ein Drittel des Einkaufspreises für Kupfer aufwenden. Im Vergleich zu Kupfer wiegt Aluminium darüber hinaus rund 70 Prozent weniger. Zwar sind für die gleiche Leitfähigkeit rund ein Drittel größere Leiterquerschnitte bei Aluminium nötig, aber auch bei einem höheren Durchmesser der Leitungen bleibt der Gewichtsvorteil erhalten. Bei größeren solaren Aufdachanlagen können Aluminiumkabel sogar zur entscheidenden Gewichtsreduktion beitragen, die den Bau erst möglich macht. Ähnlich in der E-Mobilität: Das gesamte Bordnetz lässt sich mit Aluminiumleitern auslegen, um neben den schweren Batterien Gewicht einzusparen und dem Grundgedanken des Leichtbaus nachzukommen. Vor diesem Hintergrund stocken namhafte Verbindungstechnik-Anbieter aktuell ihr Produktportfolio mit aluminium-kompatiblen Elektrokomponenten auf. Trotzdem begegnen Planer und nicht zuletzt die Installateure im kupfergeprägten Deutschland dem Umstieg auf Aluminium mit Zurückhaltung. Das liegt insbesondere an einer scheinbaren Unsicherheit hinsichtlich der Verbindungstechnik und der Normen. Hierzulande gibt es im Gegensatz zu Kupferklemmen keine vom VDE anerkannten Normen für auf Aluminiumleiter ausgelegte Komponenten.
Einheitliche Norm für komplette Alu-Klemmen fehlt bisher
Um ihre Marktfähigkeit aktuell nachzuweisen, müssen Hersteller einen Umweg über international gängige Normen gehen. Während die Norm IEC60947-7-1 die Eigenschaften für Kupfer-Klemmverbindungen in ihrer Ganzheit beschreibt, wird bei Elektroklemmen für Aluminiumverbindungen bisher in der Regel die internationale Norm IEC61238-1 herangezogen. Diese gilt für Press- und Schraubverbindungen von Stromkabeln aus Kupfer (Nennquerschnitt ab 10mm²), aber eben auch aus Aluminium (Nennquerschnitt ab 16mm²). Sie beschreibt aber einzig die Eigenschaften der Klemmstelle an sich. Merkmale wie zum Beispiel Kriech- oder Luftstrecken sind nicht normiert. Für internationale Märkte ist darüber hinaus die Einhaltung weiterer Normen nötig. Durch die Zertifizierung nach der US-amerikanischen Richtlinie UL1059 werden Hersteller für den Vertrieb auf dem US-amerikanischen Markt oder nach CSA 22.2 No. 158.10 in Kanada befähigt. Diese Zertifikate berechtigen streng genommen nicht zum Vertrieb in Europa, als Qualitätsnachweis werden sie aber trotzdem nachgefragt. Neben dieser Normungsproblematik sorgt der Werkstoff Aluminium selbst für Unsicherheit bei den an Kupfer gewöhnten Anwendern. Aluminium verhält sich im Vergleich zu Kupfer anders. Aluminium ‚kriecht‘. Unter Sauerstoff-Einfluss oxidiert die Oberfläche schnell. Beim Aufeinandertreffen von Kupfer- und Aluminiumleitern an der Klemmstelle würde der Alu-Leiter viel schneller zerstört. Der luftdichte Verschluss des Aluminiumleiters in der Klemmstelle ist daher unumgänglich. Früher mussten Installateure den Aluminiumleiter beim Anschluss in die seinerzeit verfügbaren offenen Klemmen mit Gießharz ummanteln. Der Anschluss war dementsprechend aufwändig. Auch die Klemmstellen selbst hielten den Energiekräften oftmals nicht stand.
Neue Generation verspricht optimale Verbindungen
Doch eine neue Generation fingersicherer aluminiumkompatibler Elektroklemmen sorgt bei entsprechender Vorbehandlung des Leiters für sichere Verbindungen – und das auch trotz der im Vergleich zu Kupfer viel größeren Querschnitte. Die kompakt konstruierten Komponenten ermöglichen einen einfachen Anschluss von Aluminiumkabeln. Darüber hinaus halten die kompakten Bauweisen trotz der großen Kabelquerschnitte ausreichend Platz im Schaltschrank frei, damit Installateure sie immer noch bequem anschließen können. Alleine die Beschaffenheit der Komponenten und speziell die Eigenschaften der Klemmstellen sorgen für eine sichere Kontaktierung und Langlebigkeit der Verbindungen. Während Lösungen für die bisherigen Probleme in der Verbindungstechnik auf dem Vormarsch sind, ist derzeit auch eine neue technische Spezifikation in Vorbereitung. Sie soll Aluminium-kompatible Elektrokomponenten in ihrer ganzen Bauweise einheitlich normieren. Internationale Richtlinien deuten aktuell überdies darauf hin, dass sich Deutschland dem Trend zu Aluminium nicht mehr lange verschließen kann. Ungarn, auf dem Gebiet der Verbindungstechnik eines der Vorreiterländer, hat jüngst eine Richtlinie beschlossen, die die Eigenschaften neuer Elektrokomponenten regelt. Demnach müssen in Zukunft alle neuen Klemmen im Zähleranschlussbereich sowohl mit Kupfer als auch mit Aluminium kompatibel sein.
