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Die sonstigen technologisch wichtigen Eigenschaften – neben der elektrischen Leitfähigkeit – von Kupfer und Aluminium unterscheiden sich jedoch so sehr, schon allein wenn man z. B. an die Dichte denkt, dass sich die jeweiligen Anwendungsgebiete seit alters her recht deutlich abgrenzen lassen (Bild 8). Viel Neues tut sich hier auch nicht. Als einzige Neuerung der letzten Zeit sind wohl die gegossenen Kupferrotoren anzusehen (Bild 1). Echte Alternativen tun sich daher traditionell in lediglich drei, jetzt in vier Bereichen der Elektrotechnik auf, in denen beide Werkstoffe zum Einsatz kommen:

• Nieder- und Mittelspannungskabel: Im Einzelfall muss hier entschieden werden, ob ein größerer Kabelquerschnitt oder ein höheres Kabelgewicht das kleinere Übel ist. Außerdem ist das Aluminiumkabel in der Regel um einiges billiger. Es bleibt aber zu berücksichtigen, dass das Kupferkabel auch hier aus den genannten Gründen der Duktilität und der Kontaktierbarkeit die größeren Sicherheitsreserven bietet und sich wegen des kleineren Querschnittes wesentlich leichter verlegen lässt, denn die Steifigkeit wächst mit dem Quadrat des Querschnitts, also mit der vierten Potenz zum Durchmesser! Auch sind schon sehr kleine Kupferkabel als mehrdrähtige Leiter erhältlich, Aluminiumkabel aber erst ab 10 mm² Nennquerschnitt, und die Einzeldrähte sind immer noch sehr dick. So genannte »feindrähtige« und »feinstdrähtige« Leiter sind aus technischen Gründen nur aus Kupfer verfügbar. Dies treibt den zuletzt genannten Unterschied auf die Spitze und hat schon zu bösen und auch teuren Überraschungen geführt, die jedoch nichtsdestoweniger auf dem Papier als Einsparung auftauchten, weil auf diesem, da geduldig, der Mehr-Aufwand beim Verlegen nicht auftauchte, wohl aber der niedrigere Beschaffungspreis des Materials. Als Kompromiss erschien vor kurzem ein kombiniertes Cu-Al-Kabel, das beim Elektrizitätswerk Dietlikon neuerdings als Erdkabel im Niederspannungs-Verteilnetz eingesetzt wird (Bild 7). Ein Vertreter von dort stellte dieses Produkt und das dahinter stehende Konzept vor, nachdem er als Gast zur Teilnahme an den Sitzungen des Komitees 712 »Sicherheit von Anlagen der Informationstechnik einschließlich Potentialausgleich und Erdung« der DKE eingeladen worden war, bei der die deutschen Fachleute allmählich knapp zu werden drohen. Das E-Werk Dietlikon ist der erste bekannte Verteilnetz-Betreiber, der – natürlich nur bei Reparaturen, Neubauten und Erweiterungen – das Verteilnetz konsequent auf die 5-Leiter-Netzform TN-S umstellt. Die Außenleiter (Polleiter) haben hier den gleichen Querschnitt wie der Neutralleiter, was einem symmetrischen Aufbau entgegen kommt, doch wurde für die Außenleiter Aluminium und für den Neutralleiter Kupfer gewählt, wodurch der Neutralleiter höher belastbar ist und das Kabel so der heute viel diskutierten Belastung durch Oberschwingungen gerecht wird. Der Schutzleiter ist als Schirm aus Kupfergeflecht ausgeführt, was sehr viel bessere Symmetrie und EMV gewährleistet als ein konventioneller fünfter Leiter.
• Transformatoren: Hier ist das Problem des Wickelraums nicht so scharf wie bei Motoren, weswegen der Einsatz von Aluminium immerhin in Frage kommt. Schließlich muss der Haupt-Streukanal, der Freiraum zwischen Ober- und Unterspannungswicklung, aus drei Gründen ein gewisses Mindestmaß ohnehin aufweisen: Isolation, Kurzschlussstrom-Begrenzung und Kühlung. Jedoch wird auch der Transformator mit Aluminiumwicklung größer, sofern die Verluste und alle anderen wichtigen Betriebsdaten wie die Kurzschlussspannung, auf dem gleichen Pegel gehalten werden sollen wie bei einem äquivalenten Typen mit Kupferwicklungen (sonst wäre er nicht äquivalent = gleichwertig!). Das Gesamtgewicht des – wenn auch geringfügig größeren – Transformators mit Aluminiumwicklungen ist aber etwas geringer. Die Unterschiede in den Herstellungskosten heben sich mehr oder weniger auf, und nach Meinung namhafter Hersteller ist die Wahl des Leitermaterials in erster Linie eine Frage der Werksphilosophie.
• Stromschienen: Hier verliert das Argument des Raumbedarfs weiter an Gewicht, ist aber andererseits immer noch ein Faktor. Weiterhin kommt bei Stromschienen eine große Menge Leitermaterial zusammen mit nur wenig Isolierstoff auf engstem Raum zum Einsatz. Dies lässt die Unterschiede bei den Materialpreisen deutlicher hervortreten. Zum Dritten treten jedoch auch auf engem Raum viele Verbindungsstellen auf, was die Kontaktierungsprobleme des Aluminiums stärker zum Tragen kommen lässt. In der Summe all dieser Aspekte entsteht wieder eine Pattsituation, die die Frage der Material-Auswahl zu einer solchen der Philosophie macht. Es muss jedoch Acht gegeben werden, nicht wieder Preise mit Kosten zu verwechseln. Bei der Auslegung nach Preis neigt Aluminium dazu, als vorteilhafter aus dem Vergleich hervorzugehen; unter Berücksichtigung aller Kosten auch im Betrieb kann Aluminium vom Kupfer meist noch etwas lernen (spanisch alumno = Schüler, Student). Außerdem genießt Kupfer offenbar das bessere Ansehen oder das bessere Aussehen, denn es gibt auch Stromschienen aus Aluminium mit Kupferbeschichtung – nicht zur besseren Kontaktierung, denn beim Bohren, Stanzen und Schrauben geht die Beschichtung ohnehin verloren, sondern aus ästhetischen Gründen (Bild 9, Bild 10).

• Neu hinzugekommen sind die Kupferrotoren (Bild 1): Hier spielt die auf gleichen Raum bezogen wesentlich größere Leitfähigkeit des Kupfers die entscheidende Rolle. Dies war es wert, alle technologischen Probleme in Angriff zu nehmen.
• Unbestreitbare Domäne des Aluminiums ist die Hochspannungs-Freileitung, wo der Raumbedarf kein Kriterium darstellt, umso mehr aber das Gewicht. Die geringere Festigkeit des Aluminiums bedingt zwar, dass die Leiterseile durch einen Stahlkern verstärkt werden müssen, doch dies ändert nichts daran, dass sich diese kostengünstig herstellen und die Werkstoffe sich bei der Verschrottung durch magnetische Abscheidung leicht wieder trennen lassen.

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