Czy przemysł elektrotechniczny może ograniczyć emisje bez uszczerbku dla wydajności? Odchodzenie od SF₆ udowadnia, że jest to możliwe.

Od lat 50. XX wieku rozdzielnice i systemy dystrybucji energii elektrycznej na całym świecie polegały na sześciofluorku siarki (SF₆) jako ośrodku izolacyjnym. Nietoksyczny, stabilny, niezawodny i opłacalny ekonomicznie, był on nieodzowny w torowaniu drogi do miniaturyzacji podstacji średniego i wysokiego napięcia.

Jednak od lat 90. XX wieku SF₆ został uznany za poważne zagrożenie ekologiczne. Ograniczenie emisji tego gazu stało się istotną kwestią ochrony środowiska oraz kluczowym elementem globalnych dążeń do osiągnięcia zerowej emisji netto do połowy stulecia.

Zmiany regulacyjne zmusiły producentów sprzętu elektrycznego i ich klientów do poszukiwania zrównoważonych alternatyw. W TE Energy od wielu lat z dumą specjalizujemy się w rozwiązaniach wolnych od SF₆, ale jak cała branża reaguje na wycofywanie gazów fluorowanych?

Dlaczego SF₆ jest wycofywany z systemów dystrybucji energii elektrycznej?

Gazy fluorowane (F-gazy) to grupa obejmująca m.in. wodorofluorowęglowodory (HFC), perfluorowęglowodory oraz sześciofluorek siarki. Te związki syntetyczne są stosowane w chłodnictwie, klimatyzacji, pompach ciepła, izolacji, ochronie przeciwpożarowej i liniach energetycznych, a także w procesach przemysłowych.

SF₆ jest zdecydowanie najczęściej stosowanym F-gazem w przesyle energii elektrycznej, a jego popularność w rozdzielnicach wynika z nietoksyczności, stabilności oraz zdolności do zapewnienia niezawodnej, wysokowydajnej i opłacalnej izolacji oraz gaszenia łuku elektrycznego.

Jednak od lat 90. XX wieku substancja ta jest uznawana za najsilniejszy gaz cieplarniany (GHG), o potencjale tworzenia efektu cieplarnianego od 16 300 do 34 900 razy większym niż dwutlenek węgla (CO₂) i czasie życia w atmosferze wynoszącym 3200 lat. Protokół z Kioto, Porozumienie paryskie oraz Poprawka z Kigali do Protokołu montrealskiego wyznaczają wiążące cele dla sygnatariuszy w zakresie wycofywania F-gazów.

Emisje SF6 z rozdzielnic nadal stanowią znaczną część bezpośrednich emisji gazów cieplarnianych przedsiębiorств energetycznych. Statnett, operator systemu przesyłowego w Norwegii, podał, że 72% jego bezpośrednich emisji w 2024 roku pochodziło z SF₆, co jasno pokazuje, że przed branżą jeszcze długa droga.

Jakie są wiodące alternatywy wolne od SF₆ dla rozdzielnic i infrastruktury sieciowej?

Unia Europejska lideruje w działaniach na rzecz redukcji SF₆. Przepisy unijne weszły w życie 1 stycznia 2026 roku, zakazując stosowania F-gazów do izolacji i gaszenia łuku w nowych rozdzielnicach średniego napięcia do 24 kV. Zakres ten zostanie rozszerzony na instalacje do 52 kV z dniem 1 stycznia 2030 roku, a od stycznia 2035 roku stosowanie SF₆ w konserwacji i naprawach również zostanie zakazane, z wyjątkiem sytuacji, gdy gaz jest poddawany recyklingowi lub w przypadkach awaryjnych.

Kilka stanów w USA wprowadziło również przepisy i cele mające na celu ograniczenie emisji z rozdzielnic w izolacji gazowej, podczas gdy w innych częściach świata producenci OEM rozdzielnic i zakłady energetyczne dobrowolnie zobowiązały się do ograniczenia emisji i poprawy monitorowania zapasów SF₆.

Sieci przesyłowe będą musiały zostać rozbudowane w nadchodzących latach, ponieważ zapotrzebowanie na energię elektryczną na świecie ma wzrosnąć o 3,5% rocznie do końca bieżącej dekady. Zakłady energetyczne i operatori infrastruktury potrzebują zrównoważonych alternatyw, aby nie przyczyniać się do emisji SF₆ przez długie lata.

Brytyjski National Grid poczynił już postępy w zakresie odzyskiwania i magazynowania gazu z wyeksploatowanych aktywów, przyczyniając się do rozwoju modelu obiegu zamkniętego dla istniejącego SF₆, a także do instalowania nowych rozdzielnic wysokiego napięcia wolnych od SF₆. Gdzie indziej, na przykład we Francji, partnerstwa między zakładami energetycznymi a producentami OEM wdrażają całkowicie systemy rozdzielnic bez użycia SF6.

Biorąc pod uwagę koszty i kompaktowość, kilka rozwiązań spełnia obecnie wymagania techniczne w zakresie zdolności wyłączeniowej i klas napięciowych. Większość produktów wykorzystuje połączenie technologii wyłączników próżniowych i powietrza syntetycznego (zazwyczaj kontrolowanej mieszaniny azotu i tlenu) lub mieszanin gazów naturalnych (składających się z cząsteczek syntetycznych zmieszanych z gazami nośnymi, takimi jak CO₂ i tlen).

W jaki sposób zakłady energetyczne utrzymują niezawodność i bezpieczeństwo podczas odchodzenia od SF₆?

Coraz częściej producenci oferują w pełni wolne od SF₆ rozwiązania średniego napięcia oparte na powyższych założeniach dla dystrybucji pierwotnej i wtórnej – niezawodne rozwiązania, które całkowicie zastępują SF₆ bez uszczerbku dla bezpieczeństwa czy wydajności.

W TE Energy nasze podejście projektowe niezależne od dostawcy uwzględnia wszystkie dostępne obecnie na rynku opcje. Co więcej, nasi inżynierowie specjalizują się w rozdzielnicach SN wolnych od SF₆ od ponad 20 lat, dostarczając produkty takim klientom jak Tallink Grupp, Enefit Power, Kubikenborg Aluminium AB, Vattenfall AB, N1 A/S i innym. Rozdzielnice wolne od SF₆, takie jak nasze, które wykorzystują czyste powietrze zamiast SF₆, eliminują potrzebę stosowania gazów fluorowanych, zachowując jednocześnie wysoką wydajność i niezawodność w kompaktowych rozmiarach.

Oprócz zmniejszenia wpływu na środowisko, technologia z izolacją powietrzną może obniżyć całkowity koszt posiadania (TCO), uprościć procedury konserwacyjne oraz ograniczyć wymagania dotyczące obsługi poeksploatacyjnej i demontażu. Opłacalna technologia rozdzielnic wolnych od SF₆ pomaga naszym klientom w dążeniu do zrównoważonego rozwoju, a jednocześnie obniża koszty utrzymania i wycofania z eksploatacji.

Wycofywanie gazów fluorowanych stanowi przełomowy moment dla sektora elektroenergetycznego. W miarę ewolucji przepisów i wzrostu ambicji celów środowiskowych, technologie wolne od SF₆ przechodzą z miana wschodzących alternatyw do standardów rynkowych. Organizacje, które już teraz podejmują tę transformację, mogą nie tylko zredukować emisje, ale także zabezpieczyć swoją infrastrukturę na przyszłość w realiach niskoemisyjnego krajobrazu energetycznego.