Besser fürs Klima: Synthe­ti­sche Luft

Die Heraus­for­de­rung

Schwe­fel­hexa­fluorid (SF₆) ist ein ideales Isoliergas für elek­tri­sche Anwen­dungen wie beispiels­weise für gasiso­lierte Schalt­an­lagen (GIS), die in Umspann­werken oder indus­tri­ellen Anlagen den Ener­gie­fluss steuern, bei Bedarf Strom­kreise abschalten und das Hoch­span­nungs­netz vor Über­las­tungen schützen. Dank der heraus­ra­genden Eigen­schaften von SF₆ sind sehr kompakte Bauweisen möglich. Im Vergleich zu Frei­luft­schalt­an­lagen nehmen GIS deut­lich weniger Platz ein und eignen sich daher beson­ders für den Einsatz in urbanen Gebieten. Doch das beliebte Isoliergas hat einen gravie­renden Nach­teil: eine kata­stro­phale Klima­bi­lanz. Es ist rund 23.500-mal klima­schäd­li­cher als CO₂ und hält sich zu-dem 3.200 Jahre in der Atmo­sphäre.

Letztes Jahr trat in der EU daher eine neue F‑Gasverordnung in Kraft, die den Einsatz von fluo­rierten Gasen immer mehr einschränkt und das SF₆-Gas ab 2032 in neuen elek­tri­schen Anlagen ganz verbietet. Davon betroffen sind auch die gasiso­lierten Prüf- und Mess­sys­teme von HIGHVOLT, die Hersteller und auch Betreiber für die Prüfung der GIS benö­tigen. Dr. Tobias Gabler von HIGHVOLT erklärt: „Die Heraus­for­de­rung ist, dass es kein anderes Gas gibt, das über ähnliche gute Eigen­schaften verfügt wie SF₆.“ Zwar sind schon Alter­na­tiven am Markt, die eine deut­lich bessere Klima­bi­lanz haben, aber auch sie enthalten zum Teil fluo­rierte Gase, die die EU eben­falls verbieten will. „Für unsere Anlagen wollten wir eine zukunfts­si­chere Lösung. Wir wollen, dass sich unsere Kunden darauf verlassen können, dass sie ihre Prüf­sys­teme auch noch in zehn Jahren nutzen können“, erklärt Gabler.

Die Lösung

Was ist also die Alter­na­tive? Die Antwort hört sich denkbar einfach an: synthe­ti­sche Luft. Sie besteht aus Stick­stoff und Sauer­stoff, hat ein Treib­haus­po­ten­zial von null und ist damit für das Klima völlig unbe­denk­lich. Der Haken: Synthe­ti­sche Luft hat ein deut­lich schlech­teres Isolier­ver­mögen und kann das SF₆-Gas nicht eins zu eins ersetzen. „Die Nach­teile lassen sich jedoch über­winden, wenn wir das Design unserer Prüf- und Mess­an­lagen über­ar­beiten“, erklärt Gabler. Die Prüf­ex­perten bei HIGHVOLT nehmen daher schritt­weise alle Mess- und Prüf­an­lagen unter die Lupe und unter­su­chen, wie sie die Kompo­nenten an die neuen Anfor­de­rungen anpassen können. So lässt sich etwa das Isolier­ver­mögen der synthe­ti­schen Luft deut­lich verbes­sern, indem der Betriebs­druck in den Anlagen von vier auf sieben Bar nahezu verdop­pelt wird. Das bedingt wiederum dickere Wände bei den Gefäßen, damit sie dem höheren Druck stand­halten.

„Auch die Isolier­ab­stände müssen wir erhöhen und die Elek­tro­den­geo­me­trien anpassen. Insge­samt werden unsere Anlagen durch diese Maßnahmen etwa 20 Prozent größer, aber ansonsten bleiben alle Funk­tio­na­li­täten gleich“, so Gabler. Da immer mehr Hersteller von GIS eben­falls zuneh­mend auf synthe­ti­sche Luft setzen, sind die Systeme von HIGHVOLT mit ihnen kompa­tibel. Aber auch bestehende Anlagen, die noch mit SF₆ betrieben werden, lassen sich mit den entspre­chenden Adap­tern weiterhin prüfen. „In dieser Hinsicht sind unsere Systeme sehr flexibel“, betont Gabler. Neben dem Umwelt­aspekt hat synthe­ti­sche Luft aber noch weitere Vorteile für Betreiber: So ist das Gashand­ling deut­lich einfa­cher, wie Gabler erklärt: „Wartungen sind mit SF6 deut­lich zeit­in­ten­siver, das Gas muss aufwendig abge­saugt werden und etliche Sicher­heits­vor­keh­rungen sind zum Beispiel auch während des Trans­ports notwendig – das alles entfällt oder verein­facht sich.“ Auch die Anfor­de­rungen an das Mate­rial sind bei synthe­ti­scher Luft nicht so streng. Eben­falls ein wich­tiger Punkt: Synthe­ti­sche Luft ist leichter verfügbar und deut­lich kosten­güns­tiger als SF₆. Die erste Reso­nanz­drossel für die Wech­sel­span­nungs­prüf­sys­teme haben die HIGH­VOLT-Inge­nieure bereits an das neue Isolier­me­dium ange­passt. „Damit sind wir aktuell einer der ersten Hersteller, die Prüf­technik mit synthe­ti­scher Luft auf den Markt bringen.“ Nach und nach folgen weitere Prüf- und Mess­sys­teme, damit ab 2028 alle Typen­reihen von HIGHVOLT mit synthe­ti­scher Luft funk­tio­nieren.