Światowe organy regulacyjne pracują nad wprowadzeniem zakazu stosowania sześciofluorku siarki (SF6) – potężnego gazu cieplarnianego, który od lat był nieodłącznym elementem urządzeń powszechnie wykorzystywanych w energetyce. Czy przemysł poradzi sobie bez niego? Czy alternatywne technologie będą w stanie zastąpić urządzenia z SF6?

Innowacje w trosce o klimat

Wprowadzanie produktów, które nie wykorzystują sześciofluorku siarki (SF6) jest istotną zmianą dla branży energetycznej w całej Europie, w tym również w Polsce, gdzie szeroko wykorzystuje się rozwiązania wysokiego napięcia oparte na tym gazie. 

Sześciofluorek siarki to syntetyczny gaz cieplarniany i jeden z najbardziej zanieczyszczających gazów na świecie. 

W przemyśle elektroenergetycznym SF6 od dziesięcioleci cieszy się dużą popularnością z powodu swoich doskonałych właściwości izolacyjnych, a jednocześnie dużej dostępności, akceptowalnych cen oraz kompaktowych rozmiarów urządzeń wykorzystujących ten gaz. Jest powszechnie stosowany jako czynnik izolacyjny w urządzeniach średniego i wysokiego napięcia. 

Poszukiwania alternatyw

W obliczu nowych przepisów przemysł energetyczny musi przygotować się na wyzwania związane z wprowadzeniem alternatywnych technologii i substancji, które zastąpią SF6. Na szczęście te są już dostępne.

W rozwój alternatywnych technologii od lat angażuje się m.in. Hitachi Energy. Już w 2010 roku firma przedstawiła nową ekologiczną mieszankę gazów opartą na dwutlenku węgla jako czynniku izolującym i przełączającym, zamiast SF6, a kolejnym krokiem milowym było wprowadzenie EconiQ™ – zrównoważone portfolio produktów wysokiego napięcia i rozwiązań wolnych od SF6, zapewniających wysoką wydajność środowiskową. Obejmuje ono m.in. rozdzielnicę gazową o napięciu 420 kV i wyłączniki LTA o napięciach 145 kV i 420 kV.

Wyłączniki wolne od SF6 a rozwiązania konwencjonalne

Alternatywne technologie są już dostępne, ale wielu operatorów zastanawia się: czy mogą się one pochwalić podobnymi parametrami pracy do urządzeń z SF6 i jak będzie wyglądać ich użytkowanie? 

W przypadku wyłączników EconiQ LTA testy i dotychczasowe aplikacje udowodniły, że mogą one zastępować konwencjonalne wyłączniki gazowe z SF6, oferując doskonałe właściwości izolacyjne i w zakresie gaszenia łuku, a także zasadniczo eliminując ślad węglowy gazu izolacyjnego. Procesy montażu, uruchomienia, przeglądów i utrzymania są takie same jak w przypadku konwencjonalnych wyłączników z SF6. 

Technologia ta sprawdza się już od kilkunastu lat – od 2010 roku wyłącznik LTA 145 działa bez zarzutu jako instalacja pilotażowa w podstacji 132/145 kV w Szwecji, a na całym świecie dostarczono już ponad 150 takich urządzeń, m.in. do stacji elektroenergetycznej międzynarodowego producenta mebli mającego swoje zakłady w Polsce.

Czy rozdzielnice wolne od SF6 zdadzą egzamin?

Wprowadzenie technologii izolacji gazem SF6 kilka dekad temu odegrało znaczącą rolę w rozwoju wysokowydajnych, kompaktowych i niezawodnych rozdzielnic - kluczowych elementów sieci energetycznych, które mogą być bezpiecznie obsługiwane w ograniczonych przestrzeniach, na przykład w budynkach i na dachach, na platformach morskich oraz w zakładach przemysłowych. Dziś jednak, świadomi wpływu tego gazu na globalne ocieplenie, producenci oraz użytkownicy intensywnie badają i wdrażają alternatywne rozdzielnice wolne od SF6 – szczególnie że to właśnie te urządzenia odpowiadają za największe emisje sześciofluorku siarki. Musi być to jednak alternatywa, która jednocześnie zachowa zalety technologii z wykorzystaniem SF6 w zakresie niezawodności, skalowalności i kompaktowości.

Testy takich alternatywnych rozwiązań dają powody do optymizmu. W 2022 roku firma Hitachi Energy wprowadziła pierwszą na świecie rozdzielnicę 420 kV wolną od SF6. a kilka tygodni temu firma poszła jeszcze o krok dalej, przedstawiając wolną od SF6 rozdzielnicę najwyższego na świecie napięcia - wyłącznik EconiQ 550 kV, który może być stosowany w rozdzielnicach z izolacją gazową (GIS) lub wyłącznikach DTB.

Każda nowa podstacja 550 kV GIS wykorzystująca EconiQ eliminuje ekwiwalent emisji dwutlenku węgla równy 170 jumbo jetom lecącym z Paryża do Nowego Jorku i całkowicie wypełnionym pasażerami. Zachowuje przy tym rozmiar, wydajność i poziom niezawodności tradycyjnej rozdzielnicy.

Wolna od SF6 rozdzielnica GIS może wykorzystywać wiele już istniejących obudów i zachowuje ten sam interfejs co jej konwencjonalny odpowiednik. Zapewnia to pełną kompatybilność z istniejącymi instalacjami GIS i umożliwia ponowne wykorzystanie istniejących narzędzi i urządzeń. Dodatkowo, technologii EconiQ pozwala na projektowanie rozdzielnic o tej samej powierzchni co rozdzielnice z izolacją SF6, a jest to kluczowe dla miejsc o ograniczonej przestrzeni. 

W przypadku nowych rozdzielnic wolnych od SF6, oprócz adaptacji niektórych elementów, takich jak zawory do napełniania gazem, monitory gęstości i czujniki ciśnienia, wymagane są tylko niewielkie zmiany w procedurach konserwacyjnych. Istniejące narzędzia i procesy stosowane dla konwencjonalnych urządzeń mogą być nadal wykorzystywane, co ułatwia przejście na nowe technologie.

To, gdzie jednak widać różnicę pomiędzy rozdzielnicą GIS od Hitachi Energy wolną od SF6 i konwencjonalną, to ich wpływ na środowisko – porównując je dla napięcia 420 kV, ich ślad produktowy jest podobny, ale w przypadku tej pierwszej testy wykazały znaczną redukcję emisji CO2. 

Przejście na technologie wolne od SF6 jest więc już możliwe, a do tego nie tylko korzystne ekologicznie, ale także przystępne ekonomicznie, dzięki możliwości dalszego stosowania istniejących narzędzi i procedur.