Kann die Elektroindustrie ihre Emissionen reduzieren, ohne Kompromisse bei der Leistungsfähigkeit einzugehen? Der Übergang weg von SF6 gewinnt an Fahrt.

Ab den 1980er-Jahren basierten Schaltanlagen und wesentliche Komponenten von Verteilungsnetzen branchenweit standardmäßig auf Schwefelhexafluorid (SF6). Das synthetische, hochstabile, ungiftige und nicht brennbare Gas war maßgeblich daran beteiligt, den Weg für die Miniaturisierung von Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen zu ebnen.

Seit den 1990er-Jahren wird SF6 jedoch als ernstes ökologisches Risiko eingestuft. Die Reduzierung der Emissionen dieses Treibhausgases ist zu einer der wichtigsten Prioritäten im globalen Umweltschutz geworden und treibt den Ausstieg aus der Gasnutzung bis zur Mitte dieses Jahrhunderts maßgeblich voran.

Regulatorische Änderungen zwingen Anlagenbetreiber, Hersteller und Versorgungsunternehmen dazu, sich nach Alternativen umzusehen. Wir bei TE Energy sind seit vielen Jahren stolz darauf, auf SF6-freie Lösungen spezialisiert zu sein. Doch wie reagiert die Industrie insgesamt auf den Ausstieg aus diesen „fluorierten Gasen“?

Warum wird SF6 in elektrischen Verteilungssystemen ausgemustert?

Fluorierte Gase (F-Gase) sind eine Gruppe von Industriechemikalien, zu denen unter anderem teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKW), perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW) und Schwefelhexafluorid (SF6) gehören. Diese künstlich hergestellten Verbindungen werden in Kältemaschinen, Klimaanlagen, Wärmepumpen, Löschmitteln und Stromnetzen sowie in industriellen Prozessen eingesetzt.

SF6 ist das am häufigsten verwendete Gas für die elektrische Energieübertragung und -verteilung. Seine Beliebtheit in Schaltanlagen herrscht aufgrund seiner hervorragenden Isoliereigenschaften, seiner Fähigkeit zur schnellen Lichtbogenlöschung, seiner hohen Leistungsfähigkeit und seiner nahezu vollständigen Wartungsfreiheit über Jahrzehnte hinweg.

Seit den 1990er-Jahren gilt SF6 jedoch als das stärkste bekannte Treibhausgas (THG). Es weist ein Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) auf, das zwischen 24.300 und 25.200 Mal höher ist als das von Kohlendioxid (CO2), und besitzt eine atmosphärische Lebensdauer von ca. 3.200 Jahren. Das Kyoto-Protokoll, das Pariser Abkommen und das Kigali-Amendment zum Montrealer Protokoll haben allesamt ehrgeizige Ziele für den schrittweisen Ausstieg aus F-Gasen festgelegt.

SF6-Emissionen aus Schaltanlagen machen einen erheblichen Teil der f-gas-bezogenen Treibhausgasemissionen aus. Beispielsweise meldete der Netzbetreiber in Norwegen, dass über 75 % des dortigen Treibhausgas-Fußabdrucks auf SF6-Leckagen zurückzuführen sind – vor allem bei älteren Betriebsmitteln.

Was sind die führenden SF6-freien Alternativen für Schaltanlagen und Netzinfrastrukturen?

Die Europäische Union ist Vorreiter bei der Reduzierung von SF6-Emissionen. Die EU-Verordnungen sehen strenge Fristen vor: Ab dem 1. Januar 2026 ist die Verwendung von F-Gasen für die Isolierung und Lichtbogenlöschung in neuen Mittelspannungsschaltanlagen bis 24 kV verboten. Dieses Verbot wird am 1. Januar 2030 auf Anlagen bis 52 kV ausgeweitet. Ab dem 1. Januar 2032 ist die Verwendung von SF6 für die Wartung und Reparatur bestehender Anlagen untersagt, es sei denn, das Gas wird recycelt oder es liegt ein Notfall vor.

Mehrere Alternativen wurden eingeführt, um Schaltanlagen emissionsfrei zu betreiben, ohne dabei Kompromisse bei der Zuverlässigkeit einzugehen. In der Mittelspannung haben sich VLS- und Schaltanlagenhersteller weitgehend auf die Reduzierung von Emissionen und die Eindämmung der SF6-Verwendung geeinigt.

Die Übertragungsnetze werden in den kommenden Jahren voraussichtlich rasant wachsen, da die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bis zum Ende des Jahrzehnts schätzungsweise um 1.300 GW zunehmen wird. Überall dort, wo Erweiterungen erforderlich sind, müssen Betreiber nach nachhaltigen Alternativen suchen, um nicht zu langfristigen Emissionen beizutragen.

Die führenden Hersteller haben bereits erhebliche Fortschritte bei der Modernisierung und Eliminierung von Gasen aus ihren Mittelspannungsportfolios erzielt. Dies trägt zur Entwicklung sauberer Modelle für die sekundäre Verteilung bei. Führende Hersteller in Ländern wie Frankreich treiben in enger Zusammenarbeit zwischen EVUs und OEMs den flächendeckenden Rollout komplett SF6-freier Schaltanlagen voran.

Unter Berücksichtigung von Platzbedarf und Kompaktheit müssen diese Alternativen den technischen Anforderungen an Ausschaltvermögen und Nennspannungen gerecht werden. Die Produkte nutzen eine Kombination aus Vakuum-Schalttechnologie, synthetischer Luft (einer Mischung aus Stickstoff und Sauerstoff) oder technischer Gase. Letztere bestehen aus synthetischen Molekülen, die mit Standardgasen wie CO2 und Sauerstoff gemischte werden.

Wie erhalten EVUs Zuverlässigkeit und Sicherheit beim Übergang weg von SF6 aufrecht?

Hersteller bieten vermehrt vollständig SF6-freie Mittelspannungslösungen an, die sowohl für die primäre als auch für die sekundäre Verteilung geeignet sind – und das ohne Einbußen bei Zuverlässigkeit, Sicherheit, Stellfläche oder Leistungsfähigkeit.

Wir bei TE Energy verfolgen einen technologieoffenen Ansatz und konzentrieren uns auf das, was auf dem Markt am besten funktioniert. Unsere Ingenieure sind seit über 20 Jahren auf SF6-freie Mittelspannungsschaltanlagen spezialisiert und beliefern namhafte Kunden wie Tallinn District Heating, Kunda Port, Keila Industrial Area, AS Utilitas und andere. Unsere SF6-freien Lösungen nutzen anstelle von F-Gasen Luft- und Feststoffisolierung für feste Isolierstrukturen sowie Vakuumschalttechnik für das Schalten von Last- und Kurzschlussströmen. Dies gewährleistet eine hohe Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig kompakter Bauweise.

Neben der Reduzierung der Umweltbelastung verringert dieser technologische Ansatz auch die Gesamtbetriebskosten (TCO), vereinfacht die Wartungsprozesse und beseitigt die strengen Dokumentations-, Handhabungs- und Entsorgungsverfahren, die für F-Gase vorgeschrieben sind. Unsere Erprobte, SF6-freie Feststoff- und Luftisolierungstechnologie hilft unseren Kunden, eine nachhaltige und leistungsstarke Netzinfrastruktur aufzubauen und gleichzeitig behördliche Auflagen mühelos zu erfüllen.

Der Ausstieg aus fluorierten Gasen stellt einen Wendepunkt für den Energiesektor dar. Indem sie sich von SF6 verabschieden, bewegen sich Netzbetreiber hin zu zukunftssicheren Technologien, die den Branchenstandards entsprechen. Unternehmen, die sich frühzeitig auf diesen Wandel einstellen, können ihre Netzinfrastrukturen nicht nur rechtzeitig dekarbonisieren, sondern sie auch langfristig zukunftssicher aufstellen.