Schoon schakelenMythen en feiten over schakelinstallaties met en zonder SF6

Fabrikanten van schakelinstallaties waarin SF6-gas wordt gebruikt, claimen dat SF6 de geleiders koelt en dat een netwerk op basis van deze apparatuur om die reden efficiënter is. Dit kan inderdaad het geval zijn bij hoogspanningssystemen (HV) waar het gas wordt gebruikt voor de elektrische isolatie en waar de fabrikanten de installatie door middel van convectie koelen. Maar dit principe gaat alleen op voor grotere tanks, een hogere druk en hogere stromen. Bij middenspanningsinstallaties wordt dit principe echter niet gebruikt, aangezien zowel het volume als de druk van het SF6-gas veel lager zijn. Daarbij zijn er ook nog eens alternatieve koelprincipes die net zo efficiënt zijn en die geen gebruik maken van SF6-gas.

Middenspanningsinstallaties moeten voldoen aan alle relevante IEC-normen, zoals IEC 62271-1, IEC 62271-100 en IEC 62271-200, waarbij het ontwerp compact en efficiënt dient te zijn. De milieubelasting van een installatie wordt bepaald aan de hand van een Life Cycle Assessment (LCA), waarbij de totale CO2-emissie van het product tijdens de productiefase, tijdens het gebruik en aan het einde van de levensduur wordt vastgesteld. De resultaten van diverse LCA’s laten zien dat SF6-vrije schakelinstallaties vanuit het oogpunt van efficiëntie en milieu net zo goed, zo niet beter zijn dan producten die wel SF6-gas bevatten.

Deze bewering is ten onrechte gebaseerd op twee vergelijkingen: Enerzijds een vergelijking met hoogspanningsschakelmaterieel, waar de CO2-voetafdruk van luchtgeïsoleerd schakelmaterieel (AIS) inderdaad groter is dan die van schakelmaterieel met SF6-gasisolatie (GIS). Anderzijds de vergelijking met de grote en ouderwetse luchtgeïsoleerde middenspanningsinstallaties (AIS), waarvan de afmetingen ook groter zijn dan gas geïsoleerde systemen (GIS). Beide vergelijkingen zijn echter onterecht, omdat al meer dan 10 jaar lang moderne, SF6-vrije middenspanningsinstallaties verkrijgbaar zijn die net zo compact zijn als GIS. Deze producten zijn gebaseerd op vacuümschakelaars met vastestof-isolatie, ook wel Solid Insulated Switchgear (SIS) genoemd. Deze moderne schakelinstallaties zijn leverbaar voor spanningen tot en met 24 kV; technisch presteren deze producten even goed of zelfs beter dan de SF6-houdende producten.

Fabrikanten van SF6-houdende schakelinstallaties beweren dat de levensduur langer is vanwege het feit dat alle primaire delen zich in een roestvrij stalen tank bevinden. Uit ervaringen van enkele grote gebruikers in zowel de energiesector als de industrie valt echter af te leiden dat dit niet het geval is. De dagelijkse en jaarlijkse temperatuurverschillen leiden tot het krimpen en uitzetten van de gebruikte materialen. Dit leidt op termijn tot slijtage van de pakkingen die het SF6-gas tegenhouden, met na verloop van tijd lekkage als gevolg. Doordat er SF6-gas in het milieu weglekt, daalt het isolatieniveau, wat uiteindelijk tot een fatale storing kan leiden. Onafhankelijk onderzoek door een bekend testlaboratorium [1] heeft aangetoond dat 40% van de schakelinstallaties die zijn getest, in werkelijkheid significant minder lang meegaan dan de fabrikant in zijn documentatie aangeeft.

Mythe: Schakelsystemen die gebruikmaken van SF6-gas zijn efficiënter en milieuvriendelijker

Feit:

Mythe: SF6-vrije schakelinstallaties nemen meer ruimte in

Feit:

Mythe: schakelinstallaties met SF6 gaan langer mee

Feit:

Fabrikanten van SF6-houdende schakelinstallaties, beweren dat SF6-vrije middenspanningsinstallaties meer onderhoud vergen dan SF6-houdende schakelinstallaties. Dit kan het geval zijn bij uitrijdbaar luchtgeïsoleerd schakelmaterieel waarvoor gebruikers doorgaans preventieve onderhoudsprogramma’s hanteren om de toestand van de vermogenschakelaars en relais om de 5 jaar te controleren. Dit kan ook het geval zijn bij oudere typen compacte, vaste-stofgeïsoleerde schakelsystemen, die geen hermetisch afgedichte omhulling hebben. Strenge omgevingseisen, vochtigheid, stof en agressieve gassen zijn mogelijk van invloed op de primaire onderdelen van deze open schakelsystemen, waardoor er tenminste om de 10 jaar een intensiever onderhoudsprogramma noodzakelijk is. Maar dit onderhoud geldt niet voor moderne, compacte SF6-vrije schakelinstallaties, waarbij alle primaire onderdelen en de mechanismen in een hermetisch afgedichte omhulling zijn ondergebracht. Moderne SF6-vrije middenspanningsinstallaties zijn ontworpen op een levensduur van 40 jaar en zijn de eerste 25 jaar onderhoudsvrij.

Dit klopt niet. Ten eerste produceren alle fabrikanten van middenspanningsschakelmaterieel met SF6 ook luchtgeïsoleerd schakelmaterieel zonder SF6, geschikt voor IEC-classificaties tot 36 kV. Ten tweede, en belangrijker nog: SF6-vrije middenspanningsinstallaties zijn ook volop verkrijgbaar bij diverse fabrikanten en zijn sinds de jaren negentig in gebruik. Diverse Europese fabrikanten leveren compact SF6-vrij schakelmaterieel en het aanhoudende gebruik van SF6-gas is een ernstig probleem dat door grote fabrikanten als Eaton, Schneider [2] en Mitsubishi [3] wordt onderkend.

Fabrikanten van SF6-houdende schakelinstallaties beweren dat SF6 slechts minimaal bijdraagt aan de klimaatverandering. Dit is gebaseerd op het huidige bijdragecijfer van 0,01%. Inderdaad lijkt dit op het eerste gezicht een klein percentage, maar dit is slechts een deel van het verhaal, omdat de concentratie SF6-gas in de atmosfeer elk jaar met 8% toeneemt en de bijdrage van SF6 aan klimaatverandering nu al meer is dan 200 Mt CO2-equivalent per jaar. Wetenschappelijk onderzoek [4, 5] toont aan dat, wanneer er geen substantiële maatregelen worden genomen om de uitstoot van SF6 terug te dringen, de jaarlijkse wereldwijde uitstoot van SF6 zal blijven stijgen en de bijdrage aan klimaatverandering in 2050 gelijk zal zijn aan 500 Mt CO2-equivalent. Het zogenaamd ‘Global Warming Potential’ van SF6 is 22.800, en dit zal in de loop der tijd toenemen, aangezien het gas infraroodlicht bij specifieke golflengten blokkeert. Dit is bij geen enkel ander broeikasgas het geval.

Andere factoren waarmee rekening moet worden gehouden is dat SF6 ruim 3000 jaar in de atmosfeer aanwezig blijft; eenmaal uitgestoten in de atmosfeer blijft het daar dus 3 millennia lang. Dit is dan ook de reden dat SF6-gas in het Verdrag van Kyoto als een van de stoffen is opgenomen waarvan de emissie moet worden tegengegaan. In Zweden en Australië is er al specifieke wetgeving die het gebruik van SF6 verbiedt wanneer er alternatieven beschikbaar zijn, of wetgeving waarbij de import en het gebruik van SF6 wordt belast. Ook bestaan er in diverse andere landen overeenkomsten waarin men de uitstoot van schakelmaterieel met SF6 vrijwillig beperkt. Ondanks deze maatregelen is de jaarlijkse uitstoot van SF6-gas wereldwijd op dit moment meer dan 7000 ton, hetgeen 70% van het jaarlijkse productieniveau van 10.000 ton is.

Mythe: SF6-vrije schakelinstallaties vergen meer onderhoud

Feit:

Mythe: Er bestaat geen alternatief voor SF6-houdende schakelinstallaties

Feit:

Mythe: Het effect van SF6 op klimaatverandering is te verwaarlozen

Feit:

1. Yvan Tits et al., Lifetime estimation of SF6 MV switchgear according to on-site conditions in DNO’s distribution networks. CIRED 21st International Conference on Electricity Distribution, Frankfurt 2011.

2. http://www2.schneider-electric.com/documents/product-services/en/product-launch/premset/premset- brochure.pdf

3. http://www.mitsubishielectric.com/company/environment/ecotopics/technologies/prod/switchgear/index.html

4. Levin et al., The global SF6 source inferred from long-term high precision atmospheric measurements and its comparison with emission inventories. Atmospheric Chemistry and Physics, 2010

5. Rigby et al., History of atmospheric SF6 from 1973 to 2008. Atmospheric Chemistry and Physics, 2010

Platform Schoon Schakelen Oosteinde 237, 2271 EG Voorburg, Postbus 123, 1234 AA Voorburg, Nederland

Tel. +31 (0)70 354 9000, Fax +31 (0)70 350 3145, E-mail: info@schoonschakelen.nl, www.schoonschakelen.nl

Referenties