Copper Clad Aluminium Was es mit CCA als Leitermaterial auf sich hat

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Seit einigen Jahren tauchen Produkte mit dem Begriff „CCA“ auf – das steht für Copper Clad Aluminium. Diese Leitungen bestehen im Kern aus Aluminium, welches eine dünne Oberflächenschicht aus Kupfer besitzt. Verkauft werden sie unter anderem als Netzwerkkabel. Doch ist ihr Einsatz tatsächlich sinnvoll?

Bei den meisten Kabeln und Leitungen sind Kupferleiter der Stand der Technik – und das aus guten Gründen: Kupfer weist eine hohe Leitfähigkeit auf und lässt sich gut verarbeiten. Zudem ist es flexibel, zugfest und vergleichsweise kostengünstig. Das macht es für eine Vielzahl von Anwendungen zur optimalen Wahl. In bestimmten Bereichen kommen auch Innenleiter aus Aluminium zum Einsatz, zum Beispiel in der Energieübertragung.

Innenleiter aus Aluminium versus Kupfer

Aluminium besitzt allerdings im Vergleich zu Kupfer eine Leitfähigkeit von nur rund 63 %. Dies führt bei gleichem Querschnitt zu einem höheren Spannungsfall und weniger Stromtragfähigkeit. Um mit Aluminium den gleichen Spannungsfall und die gleiche Stromtragfähigkeit zu erreichen, muss daher ein größerer Querschnitt verwendet werden als bei Kupferleitungen. Bei Mehrfachbiegung bricht Aluminium zudem leichter als Kupfer, die Biegebeständigkeit ist also schlechter. Deshalb werden Aluminium-Leitungen üblicherweise für die feste Verlegung oder nur für geringe mechanische Beanspruchung vorgesehen.

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Spezielles Fachkräftewissen erforderlich

Kommt Aluminium mit blankem Kupfer in Berührung, findet eine sogenannte Elementbildung statt, eine Form der Korrosion. Deshalb ist für Aluminiumleitungen eine eigene Anschlusstechnik erforderlich: Keinesfalls dürfen Kabelschuhe, welche für Kupferkabel vorgesehen sind, verwendet werden, sondern nur eigens zugelassene Verbindungsprodukte. Ebenfalls sind die Handhabung, das Werkzeug und das nötige Fachkräftewissen speziell.

Wieso wird Aluminium als Innenleiter verwendet?

Die Vorteile von Aluminium als Leitermaterial liegen im geringeren Gewicht der Kabel. Bei allen Baukonstruktionen, wo das Gesamtgewicht eine entscheidende Rolle spielt, werden deswegen Aluminiumkabel verwendet – zum Beispiel bei Stromtrassen. Ein positiver Nebeneffekt ist, dass Aluminiumleitungen trotz größerer Querschnitte günstiger sind als Kupferkabel, da der Rohstoffpreis für Aluminium unter dem von Kupfer liegt.

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Der direkte Vergleich zweier Leiterquerschnitte nach IEC 60228 Klasse 2 mit ähnlichem Leitwert sieht so aus:

• Ein Aluminiumleiter mit 240mm² Querschnitt wiegt ca. 723 kg/km

• Ein Kupferleiter mit 150mm² Querschnitt wiegt ca. 1341 kg/km

• Die Gewichtsersparnis durch Aluminium beträgt damit – trotz dickerer Leitung – je nach Konstruktion etwa 30-40 %

Was bedeutet CCA-Innenleiter?

CCA steht für Copper Clad Aluminium. Diese Leitungen bestehen im Kern aus Aluminium, welches eine dünne Oberflächenschicht aus Kupfer besitzt. Typisch sind ca. 10 % Kupfer- und ca. 90 % Aluminiumanteil. Diese Innenleiter stammen aus der Antennentechnik: Dort wurden sie als günstige Alternative für Hochfrequenzleitungen zur festen Verlegung entwickelt. Die Tonsignale werden in diesem Fall nicht wie bei Strom über den Querschnitt, sondern über die Leiteroberfläche übertragen. Dies ist der sogenannte Skin-Effekt: Je höher die Übertragungsfrequenz ist, desto mehr wird nur die Leiteroberfläche zur Übertragung genutzt. Der Querschnitt spielt nur eine untergeordnete Rolle.

Produkte aus CCA

Seit einigen Jahren tauchen bei europäischen Händlern oder Online-Anbietern immer öfter Produkte mit dem Begriff CCA auf, die meistens aus Asien stammen und im unteren Preissegment angesiedelt sind, wie: Lautsprecherkabel, Powerkabel für Car-HiFi (zur Stromversorgung des Verstärkers), Netzwerkkabel (Patchkabel mit Stecker).

Gefahr der Irreführung

Als Lautsprecherkabel können CCA-Leitungen grundsätzlich verwendet werden – es besteht allerdings die Gefahr einer Irreführung: Der HiFi-Enthusiast kauft bewusst einen großen Querschnitt, um einen geringen Widerstand und eine möglichst verlustlose Übertragung zu erreichen. Entscheidet er sich für eine CCA-Leitung mit 2,5 mm² Querschnitt, entspricht dies jedoch in der Leitfähigkeit nur einer Kupferleitung mit ca. 1,5 mm² Querschnitt – eine höhere Übertragungsqualität ist also nicht gegeben. Die meisten Verkäufer und Shops weisen auf diesen Unterschied allerdings nicht hin.

Erhöhte Brandgefahr

Powerkabel für die Versorgung des Verstärkers in Car-HiFi-Anlagen übertragen große Ströme. Der Anwender ist verpflichtet, diese nachträgliche Installation entsprechend abzusichern, ansonsten riskiert er bei einem Brandfall die Kaskoversicherung des Fahrzeugs. Jedoch verfügt ein privater Anwender oft nicht über die nötigen technischen Grundkenntnisse. Ihm ist nicht bewusst, dass das gekaufte CCA-Powerkabel einen schlechteren Leitwert hat, wodurch er eine zu große Sicherung wählt. Ein Querschnitt von 25 mm² CCA entspricht ca. 16 mm² Kupferkabel und bedeutet eine erhöhte Brandgefahr, weil die Sicherung nicht passend selektiert wurde.

Höherer Spannungsfall aufgrund des höheren Widerstands

Als Netzwerkkabel könnten CCA-Leitungen aus technischer Sicht eingeschränkt zum Einsatz kommen. Die Leitungen dienen aufgrund der verbreiteten Power-over-Ethernet-Technologie jedoch häufig auch gleichzeitig zur Stromversorgung. Dadurch entsteht das gleiche Problem wie bei den Anschlussleitungen im HiFi-Bereich, nämlich ein höherer Spannungsfall aufgrund des höheren Widerstands von CCA. Damit sinkt die Einsatzlänge der Leitung und es kommt zu erhöhter Wärmeentwicklung, wodurch das Risiko von Beschädigungen steigt. Der amerikanische TIA-Standard verbietet sogar eindeutig Netzwerkkabel mit CCA-Leiter für Cat 5e, 6, 6A, 7 und 8. Auch nach IEC 61156 sind die kupferbeschichteten Aluminiumkabel nicht zulässig. Im Home-Office kann man diese Leitung bei kurzen Strecken verwenden, im professionellen Firmennetzwerk, welches über Jahrzehnte fehlerfrei funktionieren soll, ist davon abzusehen.

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Was ist bezüglich CCA noch zu wissen?

Die folgenden Eigenschaften kennzeichnen CCA-Leitungen:

• Geringere Zugbelastbarkeit als Kupferleiter

• Geringere Korrosionsbeständigkeit (Alterung)

• Niedrigerer Schmelzpunkt

• Aufgrund geringerer Leitfähigkeit erwärmen sich die Leitungen bei „Power over Ethernet“-Nutzung stärker und der Spannungsverlust ist höher.

• Das Recycling ist erheblich aufwendiger

Fazit: CCA-Kabel mit Vorsicht genießen

CCA-Kabel sind mit Vorsicht zu genießen, die Aufklärung der Händler über dieses Material ist mangelhaft und stark verbesserungswürdig. Aluminiumkabel haben deutliche Gewichtsvorteile und werden nur von Fachleuten geplant und installiert – denn das Material verzeiht bei unsachgemäßer Handhabung keine Fehler. Eine Verwendung ist mit der passenden Anschlusstechnik dort sinnvoll, wo Platz keine zentrale Rolle spielt – etwa in Windkraftanlagen oder als Batteriekabel in Kraftfahrzeugen. Energieversorger verwenden für die Infrastrukturverkabelung zur Mittelspannungsanbindung mittlerweile ausschließlich Aluminiumleiter. Zu den bekanntesten Aluminiumkabeln zählt das genormte Erdkabel NAYY nach DIN VDE 0276-603. Kupferkabel sind der übliche Standard, der auch von Privatpersonen eingesetzt werden kann, sofern sie über entsprechendes Wissen und handwerkliche Fähigkeiten verfügen.