Luft

Nov 28, 2023

Die Chemie der Luft, wie wir sie kennen, stellt den am weitesten verbreiteten und nachhaltigsten Ersatz für Schwefelhexafluorid (SF6) in elektrischen Mittelspannungsschaltanlagen dar.

Für unsere nachhaltige Zukunft ist die Reduzierung oder zumindest die Stabilisierung der Konzentrationen der Treibhausgase, die die globale Erwärmung in der Atmosphäre verursachen, eine oberste Priorität, die am besten durch eine Reduzierung ihres anfänglichen Verbrauchs erreicht werden kann, sofern sie nicht wie CO2 direkt entfernbar sind.

Ganz oben auf der Liste steht das Gas SF6, das stärkste Treibhausgas, wobei die neuesten Daten auf ein globales Erwärmungspotenzial von 25.200 hinweisen, d. h. dass 1 kg SF6 über ein Jahrhundert hinweg die gleichen Auswirkungen auf die globale Erwärmung hat wie 25.200 kg CO2.

Als künstliches Gas wurde es in den letzten 50 Jahren zunehmend zur Isolierung von Hoch- und Mittelspannungsschaltanlagen verwendet, wobei weltweit allein über 30 Millionen sekundärgasisolierte Schaltanlagen (GIS) installiert wurden.

Die zunehmende Installation erneuerbarer Energien bedeutet, dass mehr Schaltanlagen installiert werden müssen, um ihre Netzanschlüsse zu verwalten. Das Gleiche gilt für Energieverbraucher, also für Branchen, die fossile Brennstoffe durch Strom ersetzen, oder für Transportunternehmen wie Elektrobusse, die jetzt auf sauberen Strom angewiesen sind.

SF6 und andere Treibhausgase stehen auf dem Radar von Behörden und Regulierungsbehörden wie der Europäischen Kommission. Die Kommission prüft derzeit einen Vorschlag, um es in den kommenden Jahren vollständig aus den Stromverteilungsnetzen zu entfernen oder seinen Einsatz zu reduzieren. Im Vorgriff auf die dringende Notwendigkeit, eine nachhaltige und sauberere Alternative zu finden,Technologieanbieter in der Elektrizitätsbranche haben neue Lösungen entwickelt und stellen bereits Mittelspannungsgeräte mit Alternativen zur Verfügung, die SF6-frei sind.

Eine Option, die sich herausgebildet hat, sind andere Gase auf Fluorbasis. Diese erfordern jedoch eine besondere Handhabung und es bestehen einige Gesundheits- und Sicherheitsbedenken hinsichtlich ihrer potenziellen Verwendung, da elektrische MS-Schaltanlagen häufig in öffentlichen Bereichen angebracht sind.

Diese Optionen stellen zusätzliche Herausforderungen für Betrieb und Management dar, insbesondere am Ende der Lebensdauer, wenn das Risiko des Austretens des Gases oder seiner Nebenprodukte in die Atmosphäre am größten ist.

Die andere von mehreren Technologieanbietern gewählte Hauptoption ist Luft als dielektrisches Medium. Es ist mit der Vakuumunterbrechungstechnologie zur Stromunterbrechung verbunden, um die für den Einsatz im Stromnetz und in Gebäudestromsystemen vorgeschriebene elektrische Leistung zu erreichen.

Trockene Luft ist nicht unbedingt die erste Wahl, da sie zwar ein bekanntes Isoliermedium ist, ihre Eigenschaften aber nicht so gut sind wie die von fluorierten Gasen, aber ein innovativer Designansatz ermöglicht es Geräten mit Luft, kontinuierlich eine hervorragende Leistung zu erbringen (Luft unter einem Druck von 0,4 bar für 12 kV und 1,5 bar für 12 kV). Schienen für die 24kV-Schaltanlage). Es bietet auch in anderen wichtigen Aspekten einige überzeugende Vorteile. Es ist von Natur aus nachhaltig, frei und weit verbreitet, sicher und einfach zu handhaben und für den Einsatz in einem weiten Temperaturbereich geeignet. Aus diesen Gründen,Luft ist störungsfrei und kann am Ende der Gerätelebensdauer in die Atmosphäre abgegeben werden.

Darüber hinaus besteht ein wichtiger Vorteil darin, dass die Lösung genauso kompakt dimensioniert werden kann wie die SF6-Lösung. Folglich kann die nachhaltige Anlage selbst problemlos ein herkömmliches Anlagenäquivalent mit SF6 ersetzen.

Insgesamt ist die Betriebsart identisch. Die Shunt Vacuum Interruption (SVI)-Technologie, die aus einer Kombination aus Vakuumunterbrecher und Trennschalter in Luft besteht, funktioniert ebenfalls ähnlich wie der 3-Positionsschalter in SF6.

Branchen-Whitepapers: Wie SF6-Alternativen und digitale Technologien zusammenarbeiten, um Energieherausforderungen zu lösen. Wie SF6-Alternativen und digitale Technologien zusammenwirken, um die Dekarbonisierung und Effizienz der Elektrizität zu ermöglichen

Da diese innovative MV-Schaltanlage seit mehr als 40 Jahren im Einsatz ist, bietet der Luftaustausch sowohl kurz- als auch langfristig bei ansonsten unveränderten Betriebsbedingungen zahlreiche praktische und ökologische Vorteile für Versorgungsunternehmen und die Gesellschaft im Allgemeinen.

Reine Luft ist von Natur aus grün, hat kein Treibhauspotenzial und erfordert am Ende ihrer Lebensdauer kein Recycling – sie unterliegt keinen aktuellen oder zukünftigen regulatorischen Bedenken.

Aus praktischer Sicht sind reine Luftschaltanlagen kompakt und haben die gleiche oder ähnliche Grundfläche wie SF6-Schaltanlagen. Dadurch wird der Austausch erleichtert, ohne dass bautechnische Veränderungen im Elektroraum erforderlich sind. Dies bietet unmittelbare Vorteile bei der Emissionsreduzierung, die Unternehmen bei ihrer ESG-Überwachung und -Berichterstattung berücksichtigen können.

Angesichts der bevorstehenden Einschränkungen bei der Verwendung des SF6-Gases, der Anforderung, bis 2050 Netto-Null zu erreichen, und der Tatsache, dass alle neuen Schaltanlagen wahrscheinlich noch lange nach diesem Datum in Betrieb sein werden, ist der Übergang zu leicht verfügbaren luftbasierten Schaltanlagen überall eine dringende Priorität der Globus.

Forschung vonDas deutsche Fraunhofer-Institut für Mittelspannungs-SF6-Schaltanlagen in Europa hat darauf hingewiesen, dass diese ersetzt werden müssen, um die CO2-Neutralität des Mittelspannungsnetzes zu erreichen.

Bei unverändertem Netzausbau werden die SF6-Mengen in den nächsten Jahrzehnten weiterhin dramatisch zunehmen. Die kürzlich vorgeschlagene F-Gas-Verordnung würde eine systematische Reduzierung dieser SF6-Emissionen erzwingen und ermöglichen, um im Jahr 2050 den Wert 0 zu erreichen, wenn die installierte SF6-Basis bis zu diesem Zeitpunkt ersetzt wird.

Das preisgekrönte SF6-freie AirSeT von Schneider ElectricDie Technologie umfasst eine Reihe digitaler modularer luft- (AIS) und gasisolierter (GIS) Mittelspannungsschaltanlagen für Primär- und Sekundärverteilungsanwendungen vom Smart Grid bis hin zu einzelnen Industriezweigen und großen Gebäuden.

Die Technologie wurde für ihre positiven Klimaauswirkungen in der Kategorie „High Potential Carbon Handprint Innovation“ bei den International Carbon Handprint Awards ausgezeichnet, die von der Climate Leadership Coalition und der Vancouver Economic Commission auf der Climate Week NYC 2022 organisiert wurden. Die Lösung umfasst patentierte Innovationen für aktuelle Bruch mit SVI und für einen Mechanismus aus Verbundwerkstoffen, der eine höhere mechanische Haltbarkeit ermöglicht, die durch die zunehmende Durchdringung erneuerbarer Energien im Stromnetz erforderlich ist.

Die AirSeT Active-Reihen sind außerdem standardmäßig mit IoT verbunden, um ein grundlegendes Element einer Smart-Grid-Architektur mit besserer Transparenz und Kontrolle über deren Verwaltung und Betrieb zu bilden.

In Verbindung mit den neuesten drahtlosen Sensoren und digitalen Tools sind weitere Funktionen verfügbar, darunter eine Zustandsüberwachung rund um die Uhr und das Potenzial für neue datenbasierte digitale Dienste, die über die Cloud bereitgestellt werden.

Einige der StromverteilungsnetzePilotierung dieser umweltfreundlichen luftbasierten MS-SchaltanlageDazu gehören E.ON in Schweden, der größte Verteilnetzbetreiber des Landes, die EEC Engie in Neukaledonien, der französische Strom- und Gasverteiler GreenAlp und Netze BW in Deutschland.

Im nächsten Leitartikel der Serie werden wir einige davon genauer beleuchten.

Inzwischen ist diesWeißes Papierbietet Einblicke in die möglichen Szenarien rund um den Einsatz SF6-freier Technologien und wie Märkte den Übergang weg von SF6 und hin zu nachhaltigen Alternativen wahrnehmen.

Der dritte Teil dieser Redaktionsreihe befasst sich mit einer Kundenfallstudie, in der Schneider Electric SF6-freie Lösungen auf den Markt bringt.

Lesen Sie hier Teil 1:Warum die Energiewende bei SF6 keine Kompromisse eingehen darf