Geleiders van Koper of Aluminium

Er is al lang discussie over het ideale materiaal voor kabelgeleiders. Traditioneel wordt koper veel gebruikt, terwijl voor sommige toepassingen juist aluminiumgeleiders gebruikt worden. Beide materialen hebben namelijk zowel voordelen als nadelen, die verder gaan dan enkel de aanschafprijs. Welk materiaal is nu het beste voor welke toepassing?

De eigenschappen van koper

Hoewel er veel competitie is van andere materialen, blijft koper het meest gebruikte materiaal in bijna alle toepassingen van elektrische bedrading.

Voordelen van koper:

• Koper heeft een zeer goede geleidbaarheid;
• Koper is mechanisch sterk;
• Koper is makkelijk aan te sluiten op o.a. kabelschoenen en makkelijker te verpersen;
• Koper is een halfedel metaal en is daardoor veel minder gevoelig voor corrosie;
• Koper is makkelijk recyclebaar;
• Bij koperen kabels is voor gelijke geleiding een dunnere diameter nodig, waardoor deze makkelijker te verwerken is;
• Koper is makkelijk te bewerken voor toepassingen in kabels.

Nadelen van koper:

• Koper is een zwaarder materiaal;
• Koper heeft een hogere aanschafprijs;
• Koper is diefstalgevoeliger.

De opkomst van aluminium

Hoewel koper dus het meest gebruikte materiaal is in elektrische bekabeling, maakt aluminium ook een opmars. Dit materiaal wordt vooral geprefereerd in bovengrondse elektriciteitsoverdracht, vanwege verschillende voordelen ten opzichte van koper, maar tegenwoordig zie je ook op de traditionele laagspanningsmarkt kabels verschijnen met aluminium geleiders.

Voordelen van aluminium:

• Aluminium is een zeer licht metaal;
• Vanwege het lage gewicht zijn kabels met aluminium makkelijker te installeren;
• Aluminium is minder diefstalgevoelig;
• Aluminium is geschikt voor installatiewerk zowel binnen als buiten;
• Aluminium heeft een lagere aanschafprijs.

Nadelen van aluminium:

• De geleidbaarheid van aluminium is slechter, waardoor grotere doorsnedes nodig zijn;
• Aluminium kan snel corroderen;
• Bij aluminium is er een groter risico op storingen en veiligheidsrisico's mogelijk;
• Aluminium breekt gemakkelijk bij herhaaldelijk buigen;
• Aluminium is moeilijker te recyclen;
• Aluminium is energie-intensief om te produceren.

Een gedetailleerde vergelijking

Als we beide materialen naast elkaar zetten, zijn er duidelijke verschillen te zien in elektrische, mechanische, chemische en economische eigenschappen. 

Geleidbaarheid:

Omdat de weerstand van koper lager is, is de geleidbaarheid beter. Hierdoor zijn kleinere geleider doorsneden en diameters van de kabel mogelijk. Voor een gelijke geleiding moet de doorsnede van een aluminiumgeleider 1,6 keer groter zijn dan een koperen geleider. Dit betekent dikkere kabels, die meer ruimte innemen. Let bij een prijsvergelijking dus ook op dat je de juiste kabels met elkaar vergelijkt.

Materiaalsterkte:

Koper is mechanisch sterker dan aluminium, wat gemakkelijker breekt bij herhaaldelijk buigen. De vermoeiingsgrens van koper ligt 1,6 keer hoger dan die van aluminium. De treksterkte van koper ligt 2,8 keer hoger dan die van aluminium. Dit maakt koper tot een geschikter materiaal voor herhaaldelijke bewerking en flexibele toepassingen.

Oxidatie en corrosie:

Omdat het halfedel metaal koper veel beter bestand is tegen oxidatie en corrosie, heeft dit materiaal een langere levensduur dan aluminium. Aluminium oxideert daarentegen snel bij contact met de buitenlucht. Koper oxideert ook, maar de oxidelaag beïnvloedt de geleidbaarheid van aluminium veel sterker dan die van koper. Als aluminium corrodeert, treedt er ook sneller contactcorrosie op met andere gebruikte metalen. Oxidatie en corrosie zijn ook gevaarlijk voor de werking van de kabel. Als het uiteinde van de geleider is geoxideerd, stijgt de temperatuur en wordt het contact slechter. Dit resulteert vaak in storingen en veiligheidsrisico's. De aansluitingen van aluminium kabels moeten dan ook vaker gecontroleerd worden.

Connectiviteit:

Met koperen geleiders is de keuze voor het type kabelschoen makkelijker. Voor aluminium geleiders moeten er speciaal aluminium kabelschoenen worden gebruikt of zelfs bimetalen (twee verschillende metalen die zeer vast met elkaar verbonden zijn) kabelschoenen voor een aansluiting van aluminium geleiders op koperen oppervlaktes. Ook is er bij koper een eenvoudigere wijze van verpersing. De verpersing van aluminium kabelschoenen daarentegen luistert zeer nauwkeurig.

Flexibiliteit:

Laagspanningskabels zijn beschikbaar met supersoepele koperen geleiders. Hierbij is er een kleinere buigradius, wat zorgt voor een betere verwerkbaarheid van de kabel. Er bestaan ook klasse 5 kernen in aluminium, al hebben deze aluminiumdraadjes grotere kans om te breken bij bewegende toepassingen.

Recycling:

Koper is makkelijker te recyclen dan aluminium en kan ook steeds opnieuw worden gerecycled, zonder verlies van eigenschappen. Dit bespaart veel hulpbronnen en energie. Ook is koper over het algemeen minder gevoelig voor kleine verontreinigingen en kan vaak met een hoger percentage van verontreinigingen worden gerecycled. Dit is mogelijk zonder significante degradatie van de kwaliteit. Aluminium is daarentegen lastiger te recyclen, omdat dit volledig vrij moet zijn van loden of ijzeren bemanteling en vuilstoffen. Het vereist een hogere zuiverheid, omdat verontreinigingen de eigenschappen aanzienlijk kunnen beïnvloeden. Hierdoor is het recyclingproces van koper makkelijker, duurzamer en goedkoper dan het recyclingproces van aluminium.

Levensduur:

Vanwege minder corrosie en oxidatie ligt de levensduur van koper veel hoger dan die van aluminium. Ook de hogere vermoeidheidsgrens van koper verlengt de levensduur. Op basis van een levenscyclusanalyse blijkt dat bij de totale kosten over de levensduur (LCAA) van koper en aluminium het verschil in kosten verwaarloosbaar is. 

Gewicht:

De dichtheid van koper is groter dan aluminium. Hierdoor heeft een kabel van koper een hoger gewicht. Een koperen geleider is 2,5 keer zwaarder dan een aluminium geleider van dezelfde doorsnede. Voor een gelijke geleiding betekent dit dat een aluminium geleider 0,5 keer zo licht is dan een koperen geleider. Vanwege het lagere gewicht van aluminium zijn deze kabels beter geschikt voor sommige toepassingen, zoals bovengrondse hoogspanningslijnen, automobiel industrie en lucht- en ruimtevaart.

Diefstalgevoeligheid:

Koper staat bekend als een van de meest gestolen metalen. Naarmate de marktprijs stijgt, neemt de diefstal ook toe. Momenteel levert een kilo roodkoper zo'n 6,75 euro op bij een oud ijzerhandel. Vooral ‘schoon’ (gestript) koper is populair om te stelen. Koper is makkelijk door te verkopen, wat het nog aantrekkelijker maakt. Door diefstal van koper kunnen elektriciteitsnetwerken uitvallen, productieprocessen stilvallen en flinke financiële schades optreden. Het is ook nog zeer gevaarlijk voor de dieven zelf, omdat er vaak nog spanning op de leidingen staat. Om koperdiefstal tegen te gaan, worden koperen leidingen soms voorzien van DNA-markers, met behulp van een spray, om gestolen kabels beter te traceren en worden er extra beveiligingsmaatregelen genomen. Dit kost echter veel geld. Aluminium is een veel minder populair metaal om te stelen, omdat het minder makkelijk te recyclen is, waardoor de marktprijs laag ligt. Ter vergelijking: men krijgt voor een kilo aluminium bij de oud ijzerhandel maar zo'n 1,40 euro.

Aanschafprijs:

Op basis van de gemiddelde koper- en aluminiumkoers van maart 2024 ligt de aankoopprijs van koper 3,8 keer zo hoog dan die van aluminium. Ondanks dat dikkere kabels gebruikt moeten worden, kan het dus op korte termijn voordelig zijn om aluminium kabels te kiezen. 

Aluminium als armering

In de kabelwereld is er momenteel ook discussie of aluminium een geschikt materiaal is voor de armering van kabels. Op de website van Fedet is een interessante paper geschreven of kabels met aluminiumarmering toegestaan zijn op de Nederlandse markt. Nexans kiest in elk geval bewust voor een armering van koperdraden, met bij dikke doorsnedes een aanvulling van staaldraden. Deze materialen garanderen een veilige armering, ook op lange termijn.

De keuze tussen aluminium en koper is dus niet zo zwart-wit

Over de hele levensduur gezien zijn de kosten van koper niet veel hoger dan die van aluminium. Koper biedt betere elektrische, mechanische en chemische eigenschappen in het geleidermateriaal. Aluminium heeft een groter risico op storingen, waar een installateur uiteindelijk op aangesproken kan worden door de eindklant. Aluminium heeft wel weer unieke andere voordelen, zoals een laag gewicht. Installateurs en eindklanten zullen zelf hun conclusies moeten trekken het juiste materiaal moeten kiezen voor hun specifieke toepassingen.