Emisie plynu SF6 výrazne prispievajú k hrozbe skleníkového efektu a s ním súvisiacich klimatických zmien. Výroba plynu SF6 trvale rastie, a to aj napriek tomu, že tento plyn je v rámci Kjótskeho protokolu uvedený ako nežiaduci [1]. Kompletný rad rozvádzačov spoločnosti Eaton predstavuje príležitosť, ako aktívne prispieť k znižovaniu emisií plynu SF6 vo svete.

Alternatívy plynu SF6

Plyn SF6 sa v rozvádzačoch používa ako izolačný plyn a spínacie médium, pretože má dobré spínacie vlastnosti a v porovnaní s tradičnými rozvádzačmi chladenými vzduchom zabezpečuje ich relatívnu kompaktnosť. Aj keď zatiaľ v prípade rozvádzačov veľmi vysokého napätia (> 52kV) neexistuje žiadna ekonomicky prijateľná alternatíva plynu SF6, v prípade rozvádzačov vysokého napätia (< 52kV) je to naopak. Na trhu sú dostupné úplne ekvivalentné komerčné alternatívy [2]. Tieto alternatívy bývajú kombináciou vákuovej spínacej technológie a vysoko kvalitných izolačných materiálov. Výsledkom sú minimalizované rozmery a minimálne rovnaká úroveň kompaktnosti ako pri rozvádzačoch používajúcich plyn SF6.

Premyslené rozhodnutie pre rozvádzače bez plynu SF6

V 80. rokoch minulého storočia dospela vtedy ešte spoločnosť Holec k zásadnému rozhodnutiu nepoužívať plyn SF6 ako spínacie a izolačné médium pre vysokonapäťové zariadenia. Skupina Holec mala vtedy k dispozícii vlastnú technológiu aplikácie plynu SF6 a hlavným dôvodom rozhodnutia nepoužívať tento plyn vo vysokonapäťových zariadeniach boli náročné podmienky pri nevyhnutnej manipulácii a nutnosť zavedenia dodatočných bezpečnostných opatrení, a to v prípade použitia vysokonapäťových zariadení na verejných miestach, ako sú obytné oblasti a nákupné centrá. Existovala aj možnosť, že plyn SF6 by mohol byť označený ako látka riziková pre životné prostredie podobne, ako to bolo pri PCB a azbeste. Z rovnakých dôvodov preto divízia Cutler-Hammer spoločnosti Eaton, ktorá bola na trhu USA lídrom medzi výrobcami vysokonapäťových zariadení podľa normy NEMA/ANSI, tiež vyvíjala vysokonapäťové rozvádzače bez použitia plynu SF6.

Fakty o plyne SF6

Fluorid sírový (SF6) je syntetická zlúčenina tvorená jedným atómom síry a šiestimi atómami fluóru, ktorá sa v prírode prirodzene nevyskytuje. Pri izbovej teplote je fluorid sírový (SF6) v plynnom stave a je ťažší ako vzduch. Vzhľadom na silnú väzbu medzi atómom síry a atómami fluóru je plyn SF6 za normálnych podmienok inertný. Tento plyn má určité elektrické vlastnosti, vďaka ktorým je vhodný ako izolačné a spínacie médium v rozvádzačoch elektrickej energie. Plyn SF6 sa pri spaľovaní, napr. ak dôjde v rozvádzači k vzniku vnútorného oblúka, rozloží na jedovaté látky, ktoré sa môžu uvoľniť do atmosféry. Tento rozklad nastáva aj pri bežnom použití vždy, keď dochádza k potlačeniu oblúka. Jedovaté zvyšky teda zostávajú vnútri skrine a pri rozoberaní a recyklácii systému je potom nevyhnutné prijať špeciálne bezpečnostné opatrenia.

Rozvádzače obsahujúce plyn SF6

Rozvádzače používajúce plyn SF6 môžu mať tri základné typy konštrukcie. Pri prvých dvoch typoch konštrukcií, ktoré sú označované ako systémy s riadeným tlakom a systémy so stálym tlakom, nemožno únik plynu SF6 v praxi vylúčiť. K úniku dochádza najčastejšie z dvoch dôvodov – z dôvodu povinnej údržby systému a z dôvodu rozoberania jednotiek na konci ich životnosti. Treťou základnou konštrukciou je hermeticky uzavretý systém, ktorý nevyžaduje žiadnu údržbu po celú životnosť. Emisie týchto systémov v dôsledku úniku sú podľa výrobcov obmedzené, avšak nikdy nedosiahnu nulovú hodnotu, pretože v praxi býva zdrojom úniku tesnenie. Únikom sa nedá vyhnúť aj pre dlhú životnosť systému (viac ako 30 rokov).

Ročné svetové emisie plynu SF6

S rastúcou spotrebou elektrickej energie sa v celkovom objeme zvyšuje aj použitie plynu SF6. Podľa odhadov dosiahne ročná produkcia plynu SF6 približne 8 000 ton, z čoho 80 % je použitých v elektroenergetických technológiách, ako je spínanie, izolácia a chladenie [3]. Úroveň výroby plynu SF6 stále rastie, a to aj napriek tomu, že sa na plyn vzťahuje Kjótsky protokol, pretože prispieva k skleníkovému efektu. Nedávne štúdie preukázali, že ročný percentuálny nárast plynu SF6 vo vzduchu dosahuje 8 % (±0,7 %), čo je najvyššia hodnota spomedzi skleníkových plynov [4]. So zvýšením počtu rozvádzačov používajúcich plyn SF6 na spínanie a izoláciu sa zodpovedajúcim spôsobom zvýši aj emisia plynu SF6 do atmosféry. Tento trend bude pokračovať, až kým sa súčasná politika nezmení.

Od používania plynu SF6 odradzuje Kjótsky protokol

Emisie plynu SF6 výrazne prispievajú k hrozbe skleníkového efektu a s ním súvisiacich klimatických zmien. Plyn SF6 sa nachádza na zozname skleníkových plynov uvedených v Kjótskom protokole [1]. Zo šiestich hlavných skleníkových plynov má tento plyn najväčšiu hodnotu ukazovateľa GWP (potenciál globálneho otepľovania), ktorá sa rovná 23 000. Medzivládny výbor pre zmenu klímy (IPCC), čo je inštitúcia OSN monitorujúca zmenu klímy, preto doplnila plyn SF6 na zoznam mimoriadne škodlivých skleníkových plynov. Kjótska dohoda (1992) stanovila, že treba znížiť emisie plynu SF6. V súčasnosti najlepším riešením, ako to dosiahnuť, je odrádzať od jeho používania.

Európske predpisy pre F-plyny

Vzhľadom na závery študijnej skupiny IPCC a skutočnosti, že SF6 je skleníkový plyn, na ktorý sa vzťahuje Kjótsky protokol a ktorého emisie by preto mali byť znížené [1], prijala Európska únia normu, ktorá zakazuje plyn SF6 skoro vo všetkých výrobkoch, okrem rozvádzačov elektrickej energie. A to z toho dôvodu, že táto technológia nemá k dispozícii žiadnu prijateľnú alternatívu. Podľa predpisov o F-plynoch z roku 2006 je použitie plynu SF6 teraz zakázané vo väčšine výrobkov, ako sú športová obuv, pneumatiky, tenisové loptičky a izolačné dvojsklá [6].

Predpis o F-plynoch predpisuje mnoho bezpečnostných opatrení, ktorými obmedzuje emisie vo vvn a vn rozvádzačových aplikáciách. Rozvodné spoločnosti a výrobcovia rozvádzačov sú nútení prijímať špeciálne opatrenia, ktoré obmedzujú emisie počas výroby, používania, údržby a likvidácie zariadení obsahujúcich plyn SF6. Technici vykonávajúci pravidelné prehliadky, údržbu, doplňovanie a recykláciu rozvádzačov s plynom SF6 musia byť preškolení a certifikovaní. Manipuláciu s plynom SF6 v prípade rozvádzačov vvn a vn upravujú normy IEC.

Spoločenská zodpovednosť firiem

V posledných rokoch sme mohli byť svedkami trendu rastúcej profesionality manažérov nákupu rozvodných spoločností. Ich prístup je vyváženejší v prípadoch, keď treba v priebehu rozhodovacieho procesu zohľadniť kvalitu siete, riadenie nákladov, bezpečnostné ­riziká aj trvalú udržateľnosť. V rámci technického vybavenia sa čoraz viac kladie dôraz skôr na celkové náklady na vlastníctvo (TCO) než na počiatočnú nákupnú cenu. Manažéri nákupu vo veľkých rozvodných spoločnostiach vyhodnocujú používanie plynu SF6 tiež z finančného hľadiska.

Počítajú s ­určitým podielom nákladov na krytie potenciálnych rizík spojených s plynom SF6 a jeho vedľajšími produktmi počas životnosti tejto technológie, ale aj s 5 až 10 % potenciálnymi úsporami v rámci životnosti technológií nepoužívajúcich plyn SF6. Vďaka tomu dochádza v rozvodných spoločnostiach k vyváženému procesu rozhodovania, v rámci ktorého sa už nezohľadňujú iba počiatočné investičné náklady. Nedávno zverejnené nezávislé hodnotenia ukazujú, že rozvádzače nepoužívajúce plyn SF6 sú na rovnakej úrovni nielen technicky, ale ponúkajú tiež konkurencieschopné náklady po celý čas životnosti.

Iniciatíva Green Switching

V dôsledku rastúceho znepokojenia ohľadom dosahu globálneho otepľovania sa spoločnosť Eaton a niekoľko ďalších spoločností pripojilo k iniciatíve Čistého spínania (Green switching). Čisté spínanie je platforma používateľov, výrobcov, mimovládnych organizácií a iných účastníkov, ktorých znepokojuje rast používania plynu SF6 vo vn aplikáciách. Účastníci vyznávajú rovnakú filozofiu – používaniu plynu SF6 by sa malo zabrániť vždy, ak na trhu existujú alternatívy. Združenie Čisté spínanie vydalo svoje ustanovujúce vyhlásenie a niekoľko súvisiacich publikácií.

Na svojich webových stránkach prezentuje aj vedecké a technické články o plyne SF6 a jeho alternatívach. Viac informácií možno nájsť na www.greenswitching.cz. Vďaka iniciatíve Čisté spínanie narastá na trhu s distribúciou energie informovanosť o používaní plynu SF6. Rozvodné a priemyselné spoločnosti, majitelia infraštruktúry železníc a metra a verejní a súkromní investori v zdravotníctve si začínajú silne uvedomovať zdravotné a bezpečnostné aspekty spojené s používaním plynu SF6 a s jeho vedľajšími jedovatými produktmi a tiež jeho dosah v rámci globálneho otepľovania.

Vlastnosti vákuovej technológie:

  • Bezpečnosť
  • Kompaktnosť
  • Spoľahlivosť
  • 30 000 mechanických spínacích operácií
  • 100 vypínacích operácií pri prechode skratového prúdu (Ik)
  • Bezúdržbový systém

Literatúra

[1] United Nations Framework Convention on Climate Change. Kyoto protocol, Rio de Janeiro (Brasil) 1992.

[2] Porte, W. – Schoonenberg, G. C.: Green Switching - Opportunity to avoid SF6 emission from electrical networks. Fifth International Symposium on Non-CO2 Greenhouse Gases (NCGG-5), Wageningen, The Netherlands 2009.

[3] Smythe, K.: Trends in SF6 and End-Use Applications: 1961 – 2003. Conference on SF6 and the Environment. Scottsdale, Arizona, 1. – 3. 12. 2004.

[4] Powell, A. H.: Environmental aspects of the use of Sulphur Hexafluoride. ERA Technology Ltd. 2002.

[5] Intergovernmental Panel on Climate Change 2007. IPCC Fourth Assessment Report, Working Group I “The Physical Science Basis”, Chapter 2.

[6] European Union Regulation (EC) No 842/2006 of the European Parliament and of the Council. Spracované podľa materiálov spoločnosti Eaton Electric B.V., november 2010.