Conducteurs en cuivre ou en aluminium

Il y a longtemps que l'on débat sur le matériau idéal pour les conducteurs de câbles. Traditionnellement, le cuivre est largement utilisé, tandis que pour certaines applications, les conducteurs en aluminium sont préférés. En effet, les deux matériaux présentent à la fois des avantages et des inconvénients, qui vont au-delà du simple coût d'achat. Quel matériau est donc le meilleur pour quelle application?

Les propriétés du cuivre

Bien qu'il existe beaucoup de concurrence d'autres matériaux, le cuivre reste le matériau le plus utilisé dans presque toutes les applications de câblage électrique.

Avantages du cuivre :

• Le cuivre a une très bonne conductivité
• Le cuivre est mécaniquement solide
• Le cuivre est facile à connecter, par exemple avec des cosses de câble, et plus facile à sertir
• Le cuivre est un métal semi-précieux et est donc beaucoup moins sensible à la corrosion
• Le cuivre est facilement recyclable;
• En raison d'un diamètre plus fin nécessaire pour une conductivité égale, le cuivre est plus facile à traiter
• Le cuivre est facile à travailler pour les applications dans les câbles.

Inconvénients du cuivre :

• Le cuivre est un matériau plus lourd
• Le cuivre a un coût d'achat plus élevé
• Le cuivre est plus susceptible d'être volé.

La montée de l'aluminium

ien que le cuivre soit le matériau le plus utilisé dans les câblages électriques, l'aluminium gagne également en popularité. Ce matériau est particulièrement préféré pour la transmission électrique aérienne en raison de plusieurs avantages par rapport au cuivre. Aujourd'hui, on voit aussi des câbles avec des conducteurs en aluminium apparaître sur le marché traditionnel de la basse tension.

Avantages de l'aluminium :

• L'aluminium est un métal très léger
• En raison de son faible poids, les câbles en aluminium sont plus faciles à installer
• L'aluminium est moins sensible au vol
• L'aluminium convient aux travaux d'installation tant à l'intérieur qu'à l'extérieur
• L'aluminium a un coût d'achat plus bas.

Inconvénients de l'aluminium :

• La conductivité de l'aluminium est inférieure, nécessitant des sections plus grandes
• L'aluminium peut corroder rapidement
• Avec l'aluminium, il y a possiblement un risque plus élevé de dysfonctionnements et de dangers potentiels pour la sécurité
• L'aluminium se casse facilement en cas de flexion répétée
• L'aluminium est plus difficile à recycler
• La production d'aluminium est énergivore.

Une comparaison détaillée

Lorsque nous comparons les deux matériaux côte à côte, nous observons des différences nettes en termes de propriétés électriques, mécaniques, chimiques et économiques.

Conductivité :

Étant donné que la résistance du cuivre est plus faible, sa conductivité est meilleure. Cela permet d'utiliser des sections de conducteurs et des diamètres de câbles plus petits. Pour une conductivité équivalente, la section d'un conducteur en aluminium doit être 1,6 fois plus grande que celle d'un conducteur en cuivre. Cela signifie des câbles plus épais, occupant plus d'espace. Lors d'une comparaison des prix, assurez-vous donc de comparer les câbles appropriés.

Résistance mécanique :

Le cuivre est mécaniquement plus solide que l'aluminium, qui se casse plus facilement en cas de flexion répétée. La limite de fatigue du cuivre est 1,6 fois plus élevée que celle de l'aluminium. La résistance à la traction du cuivre est 2,8 fois plus élevée que celle de l'aluminium. Cela fait du cuivre un matériau plus adapté pour les traitements répétés et les applications flexibles.

Oxydation et corrosion :

Étant un métal semi-précieux, le cuivre est beaucoup plus résistant à l'oxydation et à la corrosion, ce qui lui confère une durée de vie plus longue que l'aluminium. L'aluminium, en revanche, s'oxyde rapidement au contact de l'air. Le cuivre s'oxyde aussi, mais la couche d'oxyde affecte beaucoup plus la conductivité de l'aluminium que celle du cuivre. Lorsque l'aluminium corrode, il est également plus sujet à la corrosion de contact avec d'autres métaux utilisés. L'oxydation et la corrosion sont également dangereuses pour le fonctionnement du câble. Si l'extrémité du conducteur est oxydée, la température augmente et le contact se détériore. Cela entraîne souvent des pannes et des risques pour la sécurité. Les connexions des câbles en aluminium doivent donc être vérifiées plus fréquemment.

Connectivité :

Avec des conducteurs en cuivre, le choix du type de cosse est plus simple. Pour les conducteurs en aluminium, des cosses spéciales en aluminium ou même des cosses bimétalliques (deux métaux différents solidement liés entre eux) doivent être utilisées pour une connexion des conducteurs en aluminium sur des surfaces en cuivre. De plus, le sertissage est plus simple avec le cuivre. Le sertissage des cosses en aluminium, en revanche, doit être très précis.

Flexibilité :

Les câbles basse tension sont disponibles avec des conducteurs en cuivre super souples. Cela permet un plus petit rayon de courbure, facilitant ainsi le traitement du câble. Il existe aussi des âmes de classe 5 en aluminium, bien que ces fils d'aluminium soient plus susceptibles de se casser dans les applications en mouvement.

Recyclage :

Le cuivre est plus facile à recycler que l'aluminium et peut être recyclé indéfiniment sans perte de propriétés. Cela permet d'économiser beaucoup de ressources et d'énergie. De plus, le cuivre est généralement moins sensible aux petites impuretés et peut souvent être recyclé avec un pourcentage d'impuretés plus élevé, sans dégradation significative de la qualité. En revanche, l'aluminium est plus difficile à recycler car il doit être entièrement exempt de gaines en plomb ou en fer et de saletés. Il nécessite une plus grande pureté car les impuretés peuvent considérablement affecter ses propriétés. Par conséquent, le processus de recyclage du cuivre est plus facile, plus durable et moins coûteux que celui de l'aluminium.

Durée de vie :
En raison de sa moindre corrosion et oxydation, la durée de vie du cuivre est bien plus longue que celle de l'aluminium. La limite de fatigue plus élevée du cuivre prolonge également sa durée de vie. Sur la base d'une analyse du cycle de vie, il apparaît que les coûts totaux sur la durée de vie (LCAA) du cuivre et de l'aluminium sont négligeables.

Poids :
La densité du cuivre est supérieure à celle de l'aluminium. Par conséquent, un câble en cuivre est plus lourd. Un conducteur en cuivre est 2,5 fois plus lourd qu'un conducteur en aluminium de même section. Pour une conductivité équivalente, un conducteur en aluminium est donc 0,5 fois plus léger qu'un conducteur en cuivre. En raison de son poids inférieur, l'aluminium est mieux adapté à certaines applications, comme les lignes haute tension aériennes, l'industrie automobile et l'aérospatiale.

Sensibilité au vol :
Le cuivre est connu comme l'un des métaux les plus volés. À mesure que le prix du marché augmente, les vols augmentent également. Actuellement, un kilo de cuivre rouge rapporte environ 6,75 euros chez un ferrailleur. Le cuivre "propre" (dénudé) est particulièrement populaire à voler. Le cuivre est facile à revendre, ce qui le rend encore plus attractif. Le vol de cuivre peut provoquer des pannes de réseaux électriques, arrêter des processus de production et causer d'importants dommages financiers. C'est également très dangereux pour les voleurs eux-mêmes, car les câbles sont souvent encore sous tension. Pour lutter contre le vol de cuivre, les câbles en cuivre sont parfois munis de marqueurs ADN à l'aide d'un spray, pour mieux tracer les câbles volés, et des mesures de sécurité supplémentaires sont prises. Cela coûte cependant beaucoup d'argent. L'aluminium est un métal beaucoup moins populaire à voler car il est plus difficile à recycler, ce qui fait que son prix de marché est bas. À titre de comparaison, un kilo d'aluminium rapporte environ 1,40 euro chez un ferrailleur.

Prix d'achat :
Sur la base du cours moyen du cuivre et de l'aluminium de mars 2024, le prix d'achat du cuivre est 3,8 fois plus élevé que celui de l'aluminium. Bien que des câbles plus épais soient nécessaires, il peut donc être avantageux à court terme de choisir des câbles en aluminium.

Le choix entre l'aluminium et le cuivre n'est donc pas si simple

Sur l'ensemble de la durée de vie, les coûts du cuivre ne sont pas beaucoup plus élevés que ceux de l'aluminium. Le cuivre offre de meilleures propriétés électriques, mécaniques et chimiques en tant que matériau conducteur. L'aluminium présente un risque plus élevé de défaillances, ce qui peut finalement retomber sur l'installateur de la part du client final. Cependant, l'aluminium possède d'autres avantages uniques, comme son faible poids. Les installateurs et les clients finaux devront tirer leurs propres conclusions et choisir le matériau approprié pour leurs applications spécifiques.