Miljøprojekt nr. 592, 2000

Indsamling og genanvendelse af SF6 fra elsektoren

Indholdsfortegnelse

Sammenfatning og konklusioner
1.1 Kortlægning
1.2 Rensning af SF6
1.3 Indsamlingsordning
  
Summary and conclusions
1.4 Charting
1.5 Regeneration of SF6
1.6 Collection system
 
2 Indledning
2.1 Formål
2.2 Baggrund
2.3 Projektorganisation
 
3 Anvendelse af SF6 i elsektoren i et globalt perspektiv
3.1 Internationale initiativer til reduktion af SF6 udledningen i elsektoren
3.1.1 EU
3.1.2 USA
3.1.3 Tyskland
3.1.4 Storbritannien
3.1.5 Norge
3.1.6 Danmark
 
4 Forbrug og emissioner af SF6 i elsektoren
4.1 SF6-anlæg og emissioner
4.1.1 Lastadskillere i netstationer
4.1.2 SF6 afbrydere i friluftstationer (AIS)
4.1.3  GIS-anlæg
4.2 Emissioner
4.3 Nuværende håndtering af SF6
4.3.1 Revision og driftsforstyrrelser
4.3.2 Håndtering af trykflasker
 
5 Kortlægning af SF6 forbruget
5.1 SF6 anlæg installeret i den danske elsektor
5.2 Forbrug og bortskaffelse af SF6
5.3 Kortlægningens resultater
5.3.1 Elsektorens interesse for en indsamlingsordning
 
6 Genanvendelse af SF6
6.1 Renseprincip
6.2  Testresultater
6.2.1  SF6-kvalitet
6.3 Tekniske begrænsninger
 
7 Indsamlingsordning for elsektoren
7.1  Det umiddelbare potentiale for en indsamlingsordning
7.2 Generelle forudsætninger
7.3 Logistik
7.3.1 Årlig gasmængde til indsamlingsordningen
7.4 Rentabilitet
7.4.1 Regenerering i forbindelse med bortskaffelse af udstyr og komponenter
7.5 Forslag til en indsamlingsordning
  
8 Referenceliste

Bilag A Spørgeskemaundersøgelse

Sammenfatning og konklusioner

1.1 Kortlægning
1.2 Rensning af SF6
1.3 Indsamlingsordning

1.1 Kortlægning

I dette projekt er der gennemført en kortlægning af den danske elsektor, hvor forbruget af SF6 i branchen er blevet belyst detaljeret. I samarbejde med Danske Energiselskabers Forening (DEF) er 97 selskaber i elsektoren identificeret som virksomheder der potentielt forbruger og håndterer SF6. Ved hjælp af en spørgeskema-undersøgelse, hvor der blev opnået en svarprocent på 100, er virksomhedernes forbrug af SF6 etc. kortlagt og det har givet det bedst tænkelige arbejdsgrundlag for udvikling af en indsamlingsordning.

Af undersøgelsen fremgår det, at 42 virksomheder i elsektoren har SF6 afbrydere hvor aftapning og håndtering af SF6 kan være påkrævet. Den samlede installerede mængde hos disse virksomheder er ca. 39 tons SF6 ud af i alt ca. 56 tons som er den totale installerede mængde SF6 i den danske elsektor. Af disse 42 virksomheder har 17 virksomheder med en installeret mængde på over 100 kg SF6 pr. virksomhed. En ordning, hvor SF6 indsamles hos virksomhederne og renses vurderes først og fremmest at være relevant for disse 17 virksomheder.

Aftapning af SF6 gas i 1999 er kun sket hos under 20 af de 97 medlemmer hos DEF. Ca. 70 har direkte svaret nej til at der sker aftapning af SF6 på virksomheden. De samlede installerede SF6 mængder ligger på mellem 0,2 og 8 tons, hos de respondenter, hvor der sker en aftapning, ligesom aftapningen kun omfatter SF6 -afbrydere fra 50 - 400 kV samt GIS-anlæg. Aftapningen udføres oftest af virksomheden selv og i mindre udstrækning af eksterne i form af leverandører/servicefolk.

1.2 Rensning af SF6

Der er blevet udviklet et rensekoncept der kan rense gas forurenet med fugt, partikler, svovl, fluorider og øvrige relevante forureningskomponenter. Det grundlæggende renseprincip er et aluminiumsbaseret molekylarfilter til at fjerne fugt og fluorid-urenheder fra gassen.

Ved testkørsler på anlægget blev der renset SF6 fra en flaske med over 50% luftindhold. Dette bevirkede en meget lang gennemløbstid med en rensehastighed på 0,1-0,3 kg/h og et relativt stort tab af SF6 Ved regenerering med en flaske med 1,4% luft var rensehastigheden 7,1 kg/h. Denne luftkoncentration forventes at være repræsentativ for korrekt aftappet gas fra elforsyningsvirksomheder. På basis af disse erfaringer er det nødvendigt at stille vise krav til, hvordan gassen aftappes på virksomhederne så det sikres at der ikke er en uforholdsmæssig stor mængde luft i den forurenet gas. Af hensyn til rensetider og ressourceforbrug bør luftindholdet ikke være større end at gennemløbstiden for renseprocessen som minimum er 5 kg/h.

Renset SF6 der er fremstillet i anlægstestene er blevet kvalitativt analyseret af et ekstern laboratorium og kvantitativt analyseret på anlæggets indbyggede O2 og H2O-analysator. Analyseresultaterne kan groft summeres ved nedenstående.
Alle de rensede flasker med SF6 indeholder udover SF6 urenhederne luft (O2, N2), H20 og CO2.
H2O er kvantitativt analyseret på eget laboratorium og her fremkommer analyseværdier fra 3 ppm til 28 ppm (krav < 15 ppm). H2O-værdien i den rensede SF6 er særdeles afhængig af trykflaskens præparering.
O2 som også er kvantitativt analyseret opnår værdier på 50 ppm til 90 ppm. Dette modsvarer et luftindhold på 250 ppm til ca. 450 ppm (krav < 500 ppm)

Øvrige forureninger er kvalitativt bestemt ved EIC-analyser (EIC er en standard for målemetode). Det gælder for alle disse urenheder, at der konstateres meget små mængder tæt på detektionsgrænserne, hvorfor det på den baggrund forventes at kunne overholde renhedskravet som er en målsætning om rensegrad på > 99,9%.

På baggrund af de gennemførte testresultater er konklusionen, at rensning af SF6 til en rensegrad på > 99,9% af forureningskomponeterne er mulig med den udviklede renseteknik i projektet. Den rensede SF6 vil opfylde de gældende kvalitetskrav til SF6 gas der anvendes i effektafbrydere og udgør derfor et kommercielt alternativ til ny SF6 gas.

1.3 Indsamlingsordning

Det umiddelbare potentiale for indsamling af gas til rensning er 200-400 kg/år. Det er den mængde, som elselskaberne forventer at aftappe årligt på flasker. Dette er dog kun en mindre mængde af den gas der reelt forbruges i elsektoren på årsbasis til påfyldning af nyanlæg eller til genpåfyldning af eksisterende anlæg i forbindelse med revisioner eller driftsforstyrrelser. Dette forbrug er i størrelsesordenen 1.500-2000 kg/år excl. påfyldning af ny-installerede GIS-anlæg. Det vil sige at behovet for renset gas i princippet er større end den mængde der må forventes at kunne indsamles de første mange år.

Skal dette gasbehov dækkes af renset gas via en indsamlingsordning, forudsætter det dog, at der i indsamlingsordningen indleveres min. 1.500 kg SF6 til rensning pr år, hvilket ikke umiddelbart forventes på grund af interne renseanlæg hos flere elselskaber samt afsætning af gas til leverandører.

Der er nogle få basale forudsætninger der skal være til stede for at det er teknisk og praktisk muligt at indsamle og rense gassen.

De tekniske og praktiske forudsætninger for en indsamlingsordning er følgende:

Det vurderes som det mest hensigtsmæssige, at der indgås en rammeaftale mellem DEF og en leverandør af en indsamlings- og genanvendelsesordning, hvor aftalegrundlaget beskrives så samme retningslinier er gældende for alle deltagende virksomheder.

Indsamlingsordningen bør alene omfatte afhentning, rensning og distribution af renset gas. Indsamlingsordningen bør ikke omfatte aftapning af gas i forbindelse med revision etc. af de enkelte anlæg, dels på grund af sikkerhedsmæssige hensyn, dels på grund af forsyningsvirksomhedernes ansvarsområde, hvor revisioner, aftapning mv. Hører under deres daglige drift.

Gassen skal være opbevaret i trykflasker, der kan transporteres. Der bør anvendes en standard-emballage, som er håndterlig, f.eks. 10 eller 20 kg flasker. Der vurderes ikke at være behov for flasker med større volumen, da de enkelte afbrydere sjældent indeholder mere end 20 kg pr. afbryder. Dog kan GIS-anlæg indeholder op til 100 kg i hvert kammer. Der bør således være mulighed for at indsætte flasker med større volumen, f.eks. 50 kg i tilfælde af specialaftapninger. Hvis gassen aftappes til en tank, skal den være mobil og kunne medtages samt være forsynet med standard-samlinger, så det er muligt at aftappe gassen til trykflasker. Dette er nødvendigt for det udviklede rensnings-setup, som ikke kan rense direkte fra en tryk-tank. Dog bør direkte aftapning til trykflasker foretrækkes da der vil være tab af SF6 i forbindelse med aftapning og det forudsætter endvidere et større tidsforbrug på grund af overfyldning fra tank til flasker.

Den aftappede gas skal opbevares sikkerhedsmæssigt forsvarligt på virksomhederne efter retningslinierne for håndtering af trykflasker.

Af hensyn til renseprocessen skal gassen være aftappet, således at mindst mulig luft er iblandet gassen. Hvis koncentrationen af luft overstiger en vis procentdel bør aftageren have mulighed for at forbeholde sig ret til ikke at modtage gassen. Der kan evt. udleveres specifikationer til deltagende virksomheder i indsamlingsordningen, der angiver hvordan gassen bør aftappes fra effektafbryderen, så gaskvaliteten er optimal.

Der bør etableres et flaskesystem i indsamlingsordningen bestående af to flaskepuljer – et for forurenet aftappet gas og et for renset gas. På den måde vil udgifter til flaskerensning og skylning ved hver rensning ikke være nødvendig idet rent/forurenet gas altid holdes adskilt. Derved vil den nødvendige flaskepulje også kunne begrænses mest muligt. Der forventes at være behov for ca. 150 flasker i flaskepuljen, for at hver virksomhed har kapacitet til at aftappe, opbevare og genpåfylde længere tids forbrug ved forventet normal belastning. ligesom der kan være en buffer hos leverandøren der forestår indsamlingsordningen så drifttiden ved rensning kan optimeres.

Det forudsættes, at flaskepuljen lever op til stillede kvalitetskrav til trykflasker, herunder trykprøvning, ventiludskiftning og almindeligt vedligehold. Dette bør forestås af leverandøren

Summary and conclusions

1.4 Charting
1.5 Regeneration of SF6
1.6 Collection system

1.4 Charting

In this project the danish electricity sector has been charted, illustrating SF6 consumption in the branch in detail. In co-operation with Danish Energy stations Association (DEF) 97 companies in electricity sector have been identified as enterprises, who potentially use and handle SF6. By means of questionnaire inquiry, obtained the respond percentage at 100, SF6 consumption of the companies was charted and that made the best working foundation imaginable for development of collection system.

It appears from the inquiry that 42 companies in the electricity sector have SF6 breakers, where drawing off and handling of SF6 can be necessary. The total installed amount at these companies is approx. 39 tons SF6 out of roughly 56 tons, which is total installed amount of SF6 in the Danish electricity sector. From these 42 companies 17 companies have an installed amount at above 100 kg SF6 pr. company. A system, where SF6 is collected and regenerated at the companies, is estimated first of all to be relevant for those 17 companies.

In 1999 SF6 gas drawing off is occurred only at less than 20 of the 97 DEF members. Ca. 70 have outright refused SF6 drawing off at the company. The total installed SF6 amounts range between 0,2 and 8 tons, at those respondents, who has drawing off, as well as drawing off only cover SF6 -breakers from 50 - 400 kV along with GIS-arrangement. Drawing off is generally carried out by company itself, and to minor extent by externals such as suppliers/technical staff.

1.5 Regeneration of SF6

There has been developed a cleaning concept, which can clean gas polluted with moister, particles, sulphur, fluorides and other relevant pollution components. The fundamental principle for cleaning is an aluminiumbased molecylarfilter to remove humidity and fluoride-impurities from the gas.

During test running at the plant SF6 was cleaned from a bottle contained above 50% air. It brought on a very long turn-around time with clean velocity at 0,1-0,3 kg/h and relatively heavy SF6 loss. At the regeneration by means of bottle, contained 1,4% air, clean velocity was 7,1 kg/h. This air concentration is expected to be representative for gas correctly drawn off from power supply companies. Based on these experiences it is essential to put in claims how the gas is drawn off at the companies provided against a disproportionate big amount of air in the contaminated gas. In view of clean time and resource consumption air content should not exceed that turn-around time for the clean process is 5 kg/h as minimum.

Cleaned SF6, produced during the tests of plant, was qualitative analysed by an extern laboratory and quantitative analysed at the plants built-in O2 and H2O-analysator. Analyse results can be roughly summed up as follows bellow.
All the cleaned bottles with SF6 contain beyond SF6 contamination air (O2, N2), H20 and CO2.
H2O is quantitative analysed by own laboratory and here appear analyse values from 3 ppm till 28 ppm (demand< 15 ppm). H2O-value in the cleaned SF6 particularly depends on high pressure vessels preparation.
O2, also quantitative analysed, obtain values at 50 ppm till 90 ppm. This corresponds to an air content at 250 ppm till apr. 450 ppm (demand< 500 ppm)

Other pollutions are qualitative identified by EIC-analyser (standard method). It applies to all these impurities, that very small amounts were noted near to detection limits, why it's on this basis expected to could meet purity demand which is an clean degree objective about > 99,9%.

Based on the accomplished test results the conclusion is, that regeneration of SF6 to a clean degree at > 99,9% of pollution components is possible with the clean technique elaborated in the project. The cleaned SF6 will meet current qualitative requirements to SF6 gas, valid for effect breakers, and constitutes therefore a commercial alternative to new SF6 gas.

1.6 Collection system

The direct potential for collecting of regenerated gas is 200-400 kg/y. This is only a minor amount of that gas, which is really consumed in the electricity sector per annum for the filling of new plants or for refilling of existing plants in connection with revisions or operationinterruptions. This consumption amounts to 1.500-2000 kg/y except for filling of new-installed GIS-arrangements.

In terms of this the demand for SF6 gas in the electricity sector is estimated to be min. 1.500 kg/y, and this amount can in principle be covered with regenerated gas via a collection system. It presumes however, that within the collection system there will be delivered min. 1.500 kg SF6 for regeneration pr year.

There are some few basic assumptions, which should be present making it possible technically and practically to collect and regenerate the gas.

The technical and practical assumptions for a collection system are as follows:

It’s assessed as the most appropriate, that it will be reached a framework agreement between DEF and a supplier from a collection– and recycling system, where the agreement basis is described so the same guidelines refer to all participated companies.

The collection order alone should comprise collection, regeneration and distribution of regenerated gas. The collection order should not include gas drawing off in connection with revision etc. from the several plants, partly due to safety grounds, partly due to supply companies responsibility for revisions, drawing off etc. what belongs to their daily running.

The gas should be kept in high pressure vessels, suitable for transportation. A standard packing, which is handy, f. ex. 10 or 20 kg bottles, to be used. It's estimated that there is no need for bottles with bigger volume, since some breakers seldom contain more than 20 kg pr. breaker. However GIS-arrangement can contain up to 100 kg in every chamber. So there should be an opportunity for installation of bottles with bigger volume, e.g. 50 kg in occasion of special bottling. If the gas is drought off to a tank, it has to be mobile and to bee carried and also to be provided with standard collections, so it is possible to draw off the gas to high pressure vessels. This is necessary for the elaborated regeneration set-up, which can't regenerate direct from a pressure-tank. But direct bottling to high pressure vessels is to be preferred because of SF6 loss due to drawing off and moreover it implies an increased time consumption caused of overloading from tank to bottles.

The bottled gas has to be kept safe at the plants measured up to guidelines for handling of high pressure vessels.

Considered the clean process the gas has to be bottled, provided that least possible air mixed with the gas. If the concentration of air exceeds a certain percent part the customer should have a possibility to reserve the right to refuse the gas. If ever specifications can be delivered to companies participated in collection system, indicated how the gas should to be bottled from the effect breaker, so the gas quality is optimal.

In the collection system a bottle system should be established consisted of too bottle pools – one for contaminated bottled gas and one for regenerated gas. Thereby expenses for bottle cleaning and rinsing at every regeneration will not be needed as clean/contaminated gas is always kept separated. Thereby it could be viable also to limit the needed bottle pool as much as possible. The demand is expected to be ca. 150 bottles in the bottle pool, because every company has capacity to draw off, keep and rebottle long time consumption at expected normal loading. It can also be a buffer at the supplier, who understands collection system so operation time during regeneration can be optimised.

It's presumed that the bottle pool live up to quality demands made to high pressure vessels, hereunder pressure testing, valve replacement and general maintenance. This should the supplier be responsible for.

2. Indledning

2.1 Formål
2.2 Baggrund
2.3 Projektorganisation


Både nationalt og internationalt er der et ønske om at reducere emissioner til atmosfæren fra kraftige drivhusgasser som svovlhexafluorid (SF6) på grund af stoffets høje CO2 ækvivalent og stabilitet i atmosfæren.

Der findes eller udvikles alternativer til kraftige drivhusgasser inden for stort set alle anvendelsesområder, med undtagelse af SF6 anlæg i elsektoren. SF6 bruges i afbrydere som isoleringsgas eller brydemedium.

Disse mængder kan i princippet emittere før eller siden med mindre gassen indsamles og mangel på alternativer til at substituere SF6 gør det nødvendigt i stedet at reducere forbruget af ny gas ved hjælp af genanvendelse.

Forureningskomponenter i gassen vil betyde, at SF6 ikke umiddelbart vil kunne genanvendes uden en forudgående rensning. Der findes kompressoraggregater med rensefaciliteter der kan gøre SF6 genanvendelig i en vis udstrækning, men disse rensefaciliteter kan ikke fjerne alle forureningskomponenter som f.eks. fluorider, som gassen forurenes med ved kortslutninger.

2.1 Formål

Formålet med dette projekt er at belyse det danske emissionsbidrag af SF6 fra elsektoren og vurdere behovet og mulighederne for en koordineret indsamling i den danske elsektor. Endvidere er det formålet at udvikle en genanvendelsesmetode, der renser alle forureningskomponenter i forurenet gas, herunder også fluorider og svovl således at den forurenede gas, uanset forureningskomponenter, kan genanvendes.

Projektet afdækker mulighederne for en simpel indsamlings- og genanvendelsesordning i elsektoren, hvor den indsamlede og genanvendte SF6 kan renses til den nødvendige kvalitet og samtidig være et konkurrencedygtigt alternativ på kommercielle vilkår.

Projektets målgruppe er den del af elsektoren, som anvender SF6 i anlæg der kræver revision og påfyldning.

2.2 Baggrund

SF6 er den kraftigste rene drivhusgas med en CO2-ækvivalent svarende til 23.900 kg CO2. Forbruget i Danmark var i 1999 ca. 12,4 tons. Elsektorens andel af dette forbrug var ca. 4,9 tons af det samlede forbrug. Forbruget anvendes både til påfyldning af nyanlæg og efterfyldning af eksisterende anlæg. Den samlede installerede mængde af SF6 i den danske elsektor er ca. 56 tons og forventes at stige til ca. 85 tons i år 2015 /1/.

I elsektoren anvendes SF6 i afbrydere og i GIS-anlæg (Gas Insulated Switchgear). I afbrydere bruges SF6 som brydemedium på anlæg fra 10-20 kV niveauet og større /9/.Derudover bruges SF6 som isolationsmedium i gasisolerede anlæg. Gasisolerede anlæg anvendes fortrinsvis ved højspænding fra 132 kV til 400 kV. De største forekomster af SF6 findes i GIS-anlæg, f.eks. indeholder 400 kV GIS-anlæg op til ca. 3.000 kg SF6.

Det er i vid udstrækning op til de enkelte elselskaber hvordan SF6 indsamles og håndteres. Der er kun få regler og retningslinier til håndtering af SF6 og disse regler omfatter alene sikkerhedsforskrifter ved transport eller udslip. De områder hvor der er behov for at håndtere SF6-gas er i forbindelse med revison af anlæg eller ved driftforstyrrelser i SF6 afbrydere. I det omfang gassen ikke er forurenet på grund af kortslutning er det normal praksis at gassen opsamles af elselskaberne og genbruges. Dog foregår dette primært hos de største elselskaber da det forudsætter investering i kompressor og rense aggregater.

I forbindelse med en kontrolleret bortskaffelse af forurenet SF6 har Kommunekemi modtaget 9 kg SF6 de seneste 2 år. Det indikerer, at mængden af aftappet SF6, som ikke kan genanvendes opbevares på lagre hos elselskaberne

2.3 Projektorganisation

Projektets er gennemført af COWI som projektansvarlig i samarbejde med Hydrogas Danmark. Projektet er financieret af Miljøstyrelsen.

Projektetorganisationen bestod af:

Virksomhed

Navn

Område

COWI

Tomas Sander Poulsen
Charlotte B. Pedersen
Bohdan Luzynski

Projektleder
Kvalitetssikring

Hydrogas Danmark A/S

Arvid Nielsen
Mikkel Agerbæk
Lennart Franz

Koordinator

 

Projektet har været fulgt af en følgegruppe, der har kommenteret projektets resultater og perspektiver. Følgegruppen bestod af:
Frank Jensen, Miljøstyrelsen
Carsten Mathiesen, DEF
Poul Ølsgård, NESA
Kurt Andersen, KE-energi
Erik Mortensen, Vestjyske Net
Orla Christiansen, Eltra
Thomas Hartmann, Elkraft

3. Anvendelse af SF6 i elsektoren i et globalt perspektiv

3.1 Internationale initiativer til reduktion af SF6 udledningen i elsektoren
3.1.1 EU
3.1.2 USA
3.1.3 Tyskland
3.1.4 Storbritannien
3.1.5 Norge
3.1.6 Danmark


Den samlede årlige udledning på globalt plan er skønnet til tilnærmelsesvis 6.000 tons årligt, hvoraf ca. 70-80% skyldtes udslip i forbindelse med elforsyning /5, 8/. Målinger udført i 1993 antydede, at ca. 80.000 tons SF6 på daværende tidspunkt var akkumuleret til atmosfæren. Dette bidrag er fra alle kilder til SF6 emission.

Uden miljømæssige tiltag til reduktion af udledningen ville den totale emission af SF6 vokse til ca. 18.000 tons årligt i år 2050 på grund af en stigning i den samlede installerede mængde i produkter som f.eks. vinduer og afbrydere, men der er en generel forventning til at de forskellige miljøtiltag vil være i stand til at holde udledningen nede på det nuværende niveau gennem årene.

Internationalt er der stor forskel på, hvor intensiv indsatsen har været med henblik på at reducere SF6 emissioner fra elsektoren og hvor detaljeret en viden der foreligger om forbruget og den installerede mængde af gassen.

I nedenstående tabel 3.1 fremgår den skønnede årlig produktion af SF6, de installerede mængder samt årlig udledning af SF6 for forskellige lande og regioner. Tabellen er baseret på eksisterede estimater og opgørelser (se referencelisten).

Tabel 3.1
Forbrug og emission af SF6 fordelt på forskellige lande og regioner

 

 

 

 

 

Udledning

 

År

Land

Produktion

Forbrug i elsektoren

Mængde i installerede anlæg

Total

Elsektor

Reference

 

 

t/år

T/år

t

t/år

t/år

 

1993-2000

Verden

6500-7500

5000-6000

 

6000

 

/3, 5/

1990-1995

USA

5000-6000

 

 

1000

290

/7, 3/

1995

EU

 

900-1200

4100

 

270*

/5, 6/

1997

UK

 

 

 

56

11

/5/

1999

Tyskland

 

300

1000

 

20

/6/

1995

Norge

 

 

240

 

2

/4/

1999

Danmark

 

4,87

55

2,7

0,5

/1/

* 120 tons er emission fra installerede anlæg i forbindelse med vedligehold eller lækage. 150 tons er emission i forbindelse med produktion af nyt udstyr (switchgear).

3.1 Internationale initiativer til reduktion af SF6 udledningen i elsektoren

I det følgende gennemgås en række landes initiativer vedrørende reduktion af SF6 fra eksektoren.

3.1.1 EU

Den samlede mængde SF6 installeret i koblingsudstyr i EU er blevet estimeret til 4.100 tons i 1995 /5/.

Det årlige forbrug i forbindelse med påfyldning på nye anlæg er vurderes til 900 – 1200 t årligt for hele EU /5, 6/.

Den totale udledning af SF6 er vurderet til 1.200 t årligt, hvoraf den samlede elsektor bidrager med 270 t/år heraf kommer 120 tons som emission i forbindelse med vedligeholdelse af afbrydere eller lækage og de resterende 150 tons kommer fra produktion af afbrydere.

Der er ikke nogen regulering af brug og håndtering af SF6 på EU-plan. EU-producenter af switchgear/netstationer har haft drøftelser på EU-plan vedr. forventet regulering på EU-plan.

3.1.2 USA

Med udgangspunkt i en betydelig udledning af SF6 til atmosfæren, som for 1997 blev vurderet til 7 mill tons CO2 ækvivalent (290 tons SF6 årligt) fra elforsyningssektoren har elsektorer i USA indgået en frivillig ordning med EPA med det formål at støtte aktiviteter rettet mod at minimere SF6 udledningen. Ordningen kendes under navnet " SF6 Emissions Reduction Partnership for Electrical Power Systems".

Det er ikke lavet undersøgelser af, hvor stor en andel af SF6-emissionen der kommer fra henholdsvis produktion af nyt udstyr og fra løbende vedligeholdelse og lækage.

Deltagerne i ordningen indgår en aftale, hvor de forpligter sig til:

For Environmental Protection Agency's (EPA's) vedkommende:
at sørge for information om strategier til reduktion af SF6 udledning
at støtte tiltag til en reduceret SF6 udledning hos medlemmerne
at opbevare data om reduktion af udledningen
at arbejde for en bred tilslutning til ordningen

For medlemmernes vedkommende:
at estimere udledning fra og med 1990 og udarbejde en årlig opgørelse over udledningen
at udarbejde en strategi for udskiftning af ældre udstyr med udslip
at indføre genanvendelse af SF6
sikre at SF6 behandles af uddannet personale
indsende årlige fremskridtsrapporter /3/.

Aftalen blev vedtaget i 1997.

I henhold til Energi Information Administration (EIA) rapporterede elselskaberne en reduktion af SF6 udledning på ca. 10 t i 1997 i forhold til 1996 /10/. Reduktionen skyldes hovedsageligt fjernelse af lækager og reparation af gammelt eller køb af nyt koblingsudstyr. Genanvendelse af SF6 i stedet for tidligere direkte udledning til atmosfæren bidrog også til en reduktion af udledningen.

3.1.3 Tyskland

Ca. 1.000 t SF6 er indeholdt i de eksisterende afbrydere i elsektoren. Udslip er blevet vurderet til ca. 20 tons/år på basis af praktiske erfaringer /6/. Der har været stort fokus fra de tyske miljømyndigheder på brugen af SF6 i elsektoren og der er i den forbindelse blevet udarbejdet flere udredningsrapporter om emissionen af SF6 fra afbrydere.

Tyskland er et af de europæiske lande, der også producerer SF6. Der produceres ca. 300 tons SF6 årligt: De 100 t anvendes på hjemmemarkedet og de øvrige 200 t til eksportmarkeder /6/.

Fabrikanter og brugere af SF6 arbejder i Tyskland efter det princip, at emissionen af SF6 skal forhindres overalt, hvor det er muligt:
Kapslinger af eludstyr overvåges kontinuerligt
Fabrikanterne garanterer en lækagehastighed mindre end 0,5% pr. år
indsamling, rensning og genanvendelse sker på stedet
SF6 producenterne garanterer modtagelse af brugt SF6, dens genanvendelse eller en opbevaring som tilfredsstiller miljøkravene
mandskabet, der arbejder med SF6, bliver regelmæssigt trænet og informeret
Producenter af SF6 udarbejder statistiske data for producerede mængder
Producenter og brugere af koblingsudstyr registrerer forbrug og udfører opgørelse over installerede mængder

De tyske myndigheder fører tilsyn hos producenter af afbrydere og udarbejder en årlig overvågningsrapport.

3.1.4 Storbritannien

Den totale udledning af SF6 steg fra 45 t i 1990 til 56 t i 1997 eller ca. 1,2 millioner tons CO2 ækvivalent. Ca. 20% af emissionen er relateret til elsektoren svarende til ca. 11,2 tons i 1997 /5/.

Elsektoren har allerede anbefalet og deltager i følgende tiltag:
SF6 må ikke udledes direkte i atmosfæren
SF6 skal i størst mulig grad indsamles og genanvendes
Udslip fra elektrisk udstyr skal minimeres
Alt nyt udstyr skal muliggøre genanvendelse
Genanvendelsesprocedurer skal udarbejdes

3.1.5 Norge

I Norge blev udslippet fra SF6-afbrydere estimeret til 2,4 tons SF6 årligt i 1995 under antagelse af, at den årlige emissionen er på 1% af gasmængden i installeret udstyr, hvilket er IPCC's generelle emissionsfaktor for afbrydere i elsektoren. Det er skønnet at den installerede mængde er på 240 t.

3.1.6 Danmark

Det samlede forbruget af SF6 i Danmark var i 1999 12,7 tons. Heraf udgjorde elsektorens forbrug ca.4,8 tons.svarende til ca. 38% af det totale forbrug i Danmark.

Den totale danske emission af SF6 var 2,7 tons, hvoraf emissionen fra elsektoren var mindre end 0,5 tons. Her er der regnet med en emissionsfaktor på 0,5% af den installerede mængde.

SF6 emissionen er opgjort for første gang i 1998 efter IPCC's udvidede guidelines for emissionsopgørelser.

Der er i Danmark ikke regulering eller retningslinier for, hvordan SF6 skal håndteres i elsektoren, men SF6 har været i fokus indenfor vinduessektoren hvor gassen anvendes til støjdæmpning og flere udviklingsprojekter er igangsat af Miljøstyrelsen med henblik på substitution af gassen til mindre miljøbelastende alternativer /1/. Endvidere er der ved a blive indgået en frivillig aftale om anvendelse af SF6 i små afbrydere.

4. Forbrug og emissioner af SF6 i elsektoren

4.1 SF6-anlæg og emissioner
4.1.1 Lastadskillere i netstationer
4.1.2 SF6 afbrydere i friluftstationer (AIS)
4.1.3  GIS-anlæg
4.2 Emissioner
4.3 Nuværende håndtering af SF6
4.3.1 Revision og driftsforstyrrelser
4.3.2 Håndtering af trykflasker

4.1 SF6-anlæg og emissioner

I elsektoren anvendes svovlhexafluorid (SF6) især i højspændingsanlæg til afbrydere og til isolation af samleskinner og korte hovedstrækninger. Anlæggene er indkapslet og denne indkapsling danner samtidig en trykbeholder og jordet skærm. Fordelen er brandsikkerhed og begrænset pladsbehov, hvorfor SF6-anlæggene især anvendes i bydistrikter.

Der findes SF6- anlæg i både distributions- og transmissionsanlæg og på kraftværker.

De første SF6-afbrydere blev installeret i Danmark for ca. 30 år siden og har vundet indpas som alternativ til afbrydere med olie som bryde- og isoleringsmedium. Der er installeret ca. 10.000 SF6-afbrydere i Danmark. Antallet i 1993 er vurderet til ca. 5.000 SF6-afbrydere /1/.

Tendensen i samfundsudviklingen tyder på et stigende forbrug af elanlæg indeholdende SF6 som slukkemedium eller isolationsmedium, hvilket først og fremmest er en udvikling, der følger et generelt større elbehov i samfundet samt en interesse i at begrænse pladsen til transmissions- og distributionsanlæg i byområderne.

Mængden af SF6 varierer afhængig af hvilken anlægstype der er tale om. Ligeledes er der forskel på de potentielle emissioner af SF6, som kan forekomme fra de enkelte anlæg.

Generelt er der tale om 3 overordnede typer af anlæg:
Netstationer (koblingsanlæg, lastadskiller)
Afbrydere (effektafbrydere i linie- og transformerfelter fra 50-400 kV)
GIS anlæg (Gas Insulated Swiftgear 32-400 kV)

4.1.1 Lastadskillere i netstationer

Netstationer forsynes altid fra et højere spændingsniveau for så at fordele strømmen videre på lavere spændingsniveauer. En netstation opbygges i princippet af en transformer, eksempelvis 10/0,5 kV og et antal lastadskillere. Som brydemedium kan adskilleren anvende luft eller SF6.

Der er ca. 60-70.000 netstationer i Danmark.

Det skønnes, at der de sidste 5 år er blevet leveret 1.500-2.000 SF6 lastadskillere pr. år /11/.

En SF6 lastadskiller indeholder mellem 2,2 og 2,6 kg SF6. Gassen er indkapslet i en svejset kasse for at reducere tab af SF6 til et minimum. Leverandørerne garanterer et tab af SF6 på max 0,5% pr. år på nye anlæg. Lastadskillerne

fremstilles i udlandet (bl.a. Tyskland, Norge og USA) og importeres som en enhed, hvor gassen er påfyldt hos fabrikanten af koblingsudstyr.

Hvis en lastadskiller går i stykker, kontaktes leverandøren som tilbagesender enheden til fabrikken i udlandet, fx. i Tyskland. På fabrikken aftappes SF6 som efterfølgende renses hos en gasleverandør, der har specialiseret sig i dette1. Efter aftapning identificeres fejlen i lastadskilleren og skaden udbedres og returneres med ny påfyldt gas eller kasseres.

Den potentielle emission fra disse enheder er begrænset til et marginalt løbende tab på max 0,5% pr. år samt ved uheld som f.eks. påkørsel eller lignende ekstreme situationer, hvor en mekanisk belastning forårsager et brud på lastadskillerens kapsling.

Den årlige akkumulering i atmosfæren fra lastadskillere i netstationer installeret i Danmark skønnes til:

2000 enheder x 2,6 kg x 0,5/100 = max 22-26 kg årligt

Målt over 100 år bliver emissionen lig med 100 x 26 kg = 2,6 tons svarende til ca. 62.100 tons CO2. Denne beregning er konservativ, idet den ikke tager højde for udskiftning af eksisterende anlæg, som forventes at have en levetid på max 30-50 år og den teknologiske udvikling, hvor lastadskillerne bliver tættere. Det ændrer dog ikke på, at lastadskillerne fortsat forbruger ny SF6, med mindre at der med tiden etableres et lukket kredsløb, hvor der kun påfyldes med genanvendt SF6.

I forhold til dette projekt er lastadskillere ikke interessante som genstand for en indsamlings- og genanvendelsesordning, da bortskaffelsen i forvejen udføres ved, at SF6 tappes af producenten med henblik på genanvendelse, og der eksisterer rutiner for SF6 håndtering ved bortskaffelse.

Beregningen viser dog, at de potentielle emissioner fra lastadskiller giver et betydelig bidrag på længere sigt.

4.1.2 SF6 afbrydere i friluftstationer (AIS)

Afbrydere, der bruger luft som isolationsmedium (Air Insulated Swiftgear) er installeret i linie- og transformerfelter på højspændingsanlæg.

Afbryderens funktion er at afbryde strømkredsløbet i tilfælde af kortslutning på elnettet. Ved kortslutning skal afbryderen udkoble. Afbryderen isolerer strømme på 40-100 kA og levetiden er typisk ca. 10.000 udkoblinger.

Der er installeret ca. 1.000 SF6 afbrydere fra 50-400 kV i Danmark:
50 -150 kV afbryder indeholder 2-3 kg SF6 i hver fase (3), dvs. 6-9 kg SF6 i alt.
400 kV afbryder indeholder ca. 9 kg SF6 og hver fase (3), dvs. 27 kg SF6 i alt.

Mængden af SF6- indehold i afbryderen følger størrelsen af afbryderen. Jo større spænding des større mængde SF6 er der i afbryderen.

Kilder til emissioner af SF6 fra afbryderne er:

  1. løbende tab fra afbryder. Tabet er garanteret af en leverandører til max. 1% pr. år /12/.
  2. tab ved aftapning og påfyldning i forbindelse med vedligeholdelse og revision af effektafbryder. Tab skyldes selve renseprocessen, hvor det ikke er muligt at rense gassen uden at tab ved til- og afkoblinger, fejl som f.eks. afmonteringsfejl eller utætheder.
  3. tab ved lækage på grund af konstruktionsfejl, eller ved havari eller på grund af ældre konstruktion. Årsager til lækage kan være støbefejl, klemte pakninger eller slidtage.
  4. havari.

4.1.3 GIS-anlæg

I GIS-anlæg forekommer langt den største mængde SF6. Indholdet varierer fra knap 170 kg til godt 3.000 kg. Et GIS-anlægs funktion er identisk med funktionen af et AIS-anlæg, men de er mere kompakte og benyttes, hvor der er behov for at installere kompakte (mindre pladskrævende) effektafbrydere for store effekter og strømstyrker, f.eks. i tæt bebyggede områder. GIS-anlæg benyttes som afbyder og fordelingsanlæg ved spændinger fra 32 kV til 400 kV.

Der findes 18 anlæg i alt i Danmark. Levetiden er estimeret til 30-50 år, men anlæggene kan blive udskiftet tidligere i forbindelse med ombygning på nettet. Der har ifølge en leverandør, ikke været behov for efterfyldning eller reparation af de GIS-anlæg, som er installeret i Danmark.

Et GIS-anlæg er en kompliceret installation som tager måneder at stille op og indkøre. Ved første påfyldning af SF6 i et GIS-anlæg udføres påfyldningen af en special-montør og gassen er som regel leveret af udstyrsleverandøren. Overskydende SF6 fra første påfyldning medtages af leverandøren igen.

4.2 Emissioner

Som tidligere nævnt kan emissioner af SF6 fra koblingsudstyr forekomme ved lækage under normal drift samt ved driftsforstyrrelser og service ved f.eks. aftapning. En international beregningsmodel har estimeret denne mængde til 1 % pr. år af den samlede installerede mængde i udstyret (IPCC, 1996). Samme model angiver at 70 % af den påfyldte mængde vil være tilbage, når udstyret nedtages. SF6 påfyldes eller efterfyldes på effektafbrydere, enten ved nye installationer af store anlæg eller ved reparation. Det anføres endvidere, at en væsentlig del af det registrerede årlige forbrug skønnes anvendt til disse efterfyldninger.

Denne emissionsfaktor er lavere for den danske elsektor. Emission fra den installerede mængde i 1999 var ca. 0,4%2. Denne emissionsfaktor vurderes også at være repræsentativ for emissionen fremover.

Den væsentligste emission vil først komme i forbindelse med bortskaffelse af afbrydere på grund af omlægninger eller udvidelser i elnettet eller udtjente komponenter. Da levetiden er lang og den installerede mængde fortsat er stigende, forventes emissionen først for alvor at slå igennem efter år 2020 /1/.

Den generelle tekniske udvikling af SF6 afbrydere har betydet at nye afbrydere indeholder mindre SF6 end gamle afbrydere uden at det går ud over præstationen. Endvidere er afbryderne blevet tættere

Der foreligger endnu ingen danske erfaringer med bortskaffelse af SF6-afbrydere. Principielt vil en bortskaffelse foregå på samme måde som ved revision, hvor gassen aftappes- dog med den forskel, at der ikke laves nogen genfyldning. Derved kan virksomheden umiddelbart komme til at lægge inde med brugt SF6-gas, med mindre gassen kan renses og aftages på evt. nye SF6 afbrydere som installeres.

4.3 Nuværende håndtering af SF6

Generelt har elselskaber i højspændingsområdet (50-400 kV) et rimeligt overblik over deres SF6-anlæg og installerede mængde af gassen. Der er dog variationer mellem de enkelte elselskaber i, hvor udførlige oplysninger der er registreret om de enkelte SF6-afbrydere.

Generelt for distributionsselskaberne (10 kV) gælder, at den installerede SF6 mængder alene kommer fra lastadskillere i netstationer. Enkelte større forsyningsvirksomheder har også nogle koblingsanlæg i transformatorstationer. Disse distributionsselskaber har ingen behov for håndteringsrutiner, idet netstationerne hverken påfyldes eller aftappes med SF6. Som tidligere nævnt tilbageleveres enhederne til leverandøren ved reparation. Fra kortlægningen er det indtrykket, at der foretages registrering af den installerede mængde SF6.

De transmissionsselskaberne (50-400 kV), der har installeret og håndterer SF6 har forskellige intervaller for kontrol og revision af SF-afbrydere. Endvidere har nogle af selskaberne lavet aftaler inbyrdes om service og driftskontrol af SF6-afbrydere, så kompetence til revisioner er ikke nødvendigvis hos alle de virksomheder, der har SF6-afbrydere.

4.3.1 Revision og driftsforstyrrelser

Aftapning af SF6fra afbrydere foretages i forbindelse med driftsforstyrrelser eller ved revision af afbryderen. Det er individuelt fra virksomhed til virksomhed, hvor ofte der foretages en revision, men af leverandøren anbefales det, at den gennemføres efter 10.000 udkoblinger eller ved driftsforstyrrelser, eksempelvis udkoblinger af større kortslutningsstrømme. Derefter skal afbryderen afmonteres og gennemgås for slidtage. Ved revision måles afbryderen og gaskvaliteten kontrolleres. Derefter udføres der reparation på afbryderen, hvis der er behov.

Driftsforstyrrelser opdages typisk ved, at en alarm i et kontrolrum indikerer, at der er problemer med en afbryder. Det er således teoretisk ikke muligt, at en afbryder udleder SF6-gas uden at det registreres. Efter at trykfald i en afbryder er registreret aftappes SF6 gas fra afbryder med en kompressor og vakuum-suger og overfyldes på trykflasker eller tank. Derefter påfyldes kvælstof i afbryderen, dels for at bevare et tryk i afbryderen, dels for at kunne spore utætheden, hvis ikke den allerede er identificeres med en gasdetektor. Dette foregår på eget værksted. Kvælstofpåfyldning anbefales af leverandøren, som best practice.

Større afbrydere sendes ikke (eller kun sjældent) til leverandør for at blive aftappet og repareret, fordi det er problematisk at transportere så store emner under tryk - i dette tilfælde 5 bar.

Det samme gælder for rutine ved driftsforstyrrelser og revision af GIS-anlæg.

Nogle få store elforsyningsselskaber har investeret i et mobilt gasbehandlingsanlæg, der dels kan aftappe, måle og påfylde gassen og herudover er i stand til at rense gassen for fugt og støv via filtre til en kvalitet, så gassen kan returneres til afbryderen igen. Det mobile gasbehandlingsanlæg kan dog ikke rense for alle former for forurening, f.eks. svovl og fluorider Leverandøren af anlægget har oplyst, at en yderligere påfyldning af ny SF6-gas i reglen er nødvendigt, da der er et mindre tab ved behandling af gassen. Tabet kan være op til 5% af den aftappede mængde og vurderes ikke at kunne begrænses yderligere. Prisen for et gasbehandlingsanlæg varierer, men for den største model, som kan opbevare og behandle op til 580 kg SF6 i en batch er prisen ca. 250.000,-

4.3.2 Håndtering af trykflasker

Ved arbejde med flasker der er under tryk er der nogle sikkerhedsmæssige aspekter der skal tages højde for. Det gælder dels i forbindelse med påfyldning af trykflasker eller tank og dels i forbindelse med transport.

Det er ikke belyst i dette projekt, hvordan de sikkerhedsmæssige aspekter overholdes af de enkelte elselskaber i forbindelse med deres håndtering af trykflasker, men det er konstateret, at nogle af de trykflasker fra elselskaberne der er modtaget med forurenet gas ikke har været påfyldt og transporteret sikkerhedsmæssigt korrekt. I forbindelse med en indsamlingsordning vil det være en forudsætning, at de sikkerhedsmæssige forskrifter ved håndtering af trykflasker overholdes.

1 Den omtalte gasleverandør er den internationale kemikoncern Solvey. De har en aftagerordning med mindst 2 producenter af lastadskillere, der leverer til det danske marked.

2 Emissionsfaktoren er beregnet på basis af forholdet mellem den installerede og aftappede mængde i 1999: 219 kg x 100/55.600 kg = 0,39

5. Kortlægning af SF6 forbruget

5.1 SF6 anlæg installeret i den danske elsektor
5.2 Forbrug og bortskaffelse af SF6
5.3 Kortlægningens resultater
5.3.1 Elsektorens interesse for en indsamlingsordning


COWI har gennemført en undersøgelse af den installerede mængde af SF6 i forskellige typer af mellemspændingsanlæg (10-60 kV) og højspændingsanlæg (132-400 kV) i elsektoren. Undersøgelsen er gennemført for at tilvejebringe så detaljeret et billede af elsektorens forbrug og emissionerne af SF6, som muligt. Der er ikke tidligere gennemført en sådan kortlægning.

Undersøgelsen er baseret på en spørgeskemaundersøgelse som er gennemført i foråret 2000 og omfattede medlemmerne af Danske Energiselskabers Forening (DEF), jf. bilag 1. Spørgeskemaet og respondenterne i undersøgelsen er udarbejdet i samarbejde med DEF.

Formålet med undersøgelsen var at afdække følgende:
de installerede SF6 mængder i elsektoren samt fordelingen efter anlægstype og størrelse (der henvises til afsnit 6.1)
elsektorens nuværende håndtering af SF6 (der henvises til afsnit 6.2)
elsektorens interesse for en fremtidig indsamlings- og genanvendelsesordning (der henvises til afsnit 6.3)

Spørgeskemaundersøgelsen vurderes at dække alle virksomheder i elsektoren, som har SF6 anlæg. SF6-distributionsanlæg (mellemspændingsanlæg) i visse industrivirksomheder er ikke medtaget i undersøgelsen. Vindmøllelaug og/eller lignende producenter af el er heller ikke medtaget, da disse ikke vil være omfattet af indsamlingsordningen.

Afgrænsningen fra elforbrugende industrivirksomheder vurderes at have en marginal betydning for den gennemførte kortlægning. Det er konsekvent, at de højere spændingsområder hører under eldistributører og transmittørernes regi. Derfor er industrivirksomheder og lignende med SF6 anlæg, f.eks. lufthavne, energikrævende fremstillingsvirksomheder eller infrastrukturanlæg, forsynet og serviceret af det lokale distributions/transmissionsselskab, og eventuelle SF6- anlæg er på den måde omfattet kortlægningen, da disse anlæg vil være registreret i det enkelte elselskab.

5.1 SF6 anlæg installeret i den danske elsektor

Alle 97 medlemmer som undersøgelsen har omfattet har svaret. Blandt dem har 14 medlemmer ikke nogen SF6-anlæg.

I tabel 5.1 er vist en oversigt over de anlægstyper og spændingskategorier, der er anvendt i spørgeskemaundersøgelsen. Derudover er de generelle overordnede krav til vedligeholdelse og emissionsfaktorer angivet samt det gennemsnitlige indhold af SF6.

Tabel 5.1
Specifikationer for SF6 -afbrydere og GIS-anlæg.

Anlægs-
størrelse

Type

Gennemsnits-
mængde

Vedligehold

Emission

10-20/0,4 – 0,69 kV Transformer-
kiosker

Afbryder, hvor gassen er påfyldt ved fremstilling

1,75 kg

Vedlige-
holdelsesfri

Begrænset tab i drifttid. Tab ved haveri, hvor svejset kammer brydes.

10-32 kV

Koblings-
anlæg i transformer-
stationer

Afbryder, hvor gassen påfyldes efter montering

2 kg

Eftersyn efter 10 års drift

Ca. 5 % i forbindelse med aftapning og genopfyldning ved lækage samt tab fra selve lækagen i enhed

50-60 kV

Linie- og transformer-
felter

Afbryder, hvor gassen påfyldes efter montering

4 kg

Eftersyn efter 10 års drift

Ca. 5 % i forbindelse med aftapning og genopfyldning ved lækage samt tab fra selve lækagen i enhed

132-400 kV

Linie- og transformer-
felter

Afbryder, hvor gassen påfyldes efter montering

24 kg

Eftersyn efter 10 års drift

Ca. 5 % i forbindelse med aftapning og genopfyldning ved lækage samt tab fra selve lækagen i enhed

GIS anlæg

Gasisoleret koblingsanlæg, hvor gassen er i opdelte kamre. Gas påfyldes af leverandør.

1.500 kg

Der udføres regelmæssig kontrol og hovedeftersyn efter ca. 15 års drift.

Emission i forbindelse med aftapning og genopfyldning ved lækage samt tab fra selve lækagen i celler

Kilde: Spørgeskemaundersøgelse i el sektoren blandt DEF´s medlemmer, ultimo 2000.

I Tabel 5.1 fremgår at den installerede mængde af SF6 i SF6-afbrydere og GIS- anlæg tilsammen udgør ca. 55,6 tons. Dette er lidt højere end et estimat fra 1998 , der har opgjort den installerede mængde i højspændingsanlæg til ca. 50 tons /1/

Tabel 5.2
Installeret SF6 fordelt på kategori og anlægstype m.m.

Anlægstype

Installeret SF6 i afbrydere og GIS anlæg, tons.

Antal SF6 afbrydere og GIS-anlæg, stk.

10-20/0,4 – 0,69 kV Transformerkiosker

12,9

7.404

10-32 kV

Koblingsanlæg i transformerstationer

3,5

1.714

50-60 kV

Linie- og transformerfelter

2,5

580

132-400 kV

Linie- og transformerfelter

9,3

389

GIS anlæg

27,1

18

Lager

0,3

-

I alt

55,6

10.105


Den første 2 kategorier: lastadskillere i transformerkioskerne- og stationer - er, som tidligere beskrevet, ikke relevante i en evt. indsamlingsordning på grund af den eksisterende service-rutine ved driftsforstyrrelser. Miljømæssigt har de dog stadig relevans p.g.a. en potential lækage og man kan på den baggrund overveje om der er behov for retningslinier for udskiftning af koblingsudstyr, der ikke opfylder gældende krav til tæthed og udledning.

De resterende kategorier, som omfatter afbrydere fra 50-400 kV har tilsammen knap 39 tons SF6. 11,8 tons er installeret i afbrydere i friluftsstationer fordelt på 969 anlæg (3 faser) Det giver et gennemsnitsindhold på 12,2 kg. 27,1 tons er installeret i 18 GIS-anlæg. Det giver et gennemsnitsindhold på 1.505 kg. pr anlæg. I bilag 10.1 er det udsendte spørgeskema vedlagt.

Lager består af både brugt gas - ca. 200 kg - og ny gas.

5.2 Forbrug og bortskaffelse af SF6

I den gennemførte spørgeskemaundersøgelse er virksomhederne blevet bedt om at oplyse antal SF6 enheder, det årlige forbrug af SF6 samt den installerede mængde. Endvidere har virksomhederne besvaret spørgsmål vedrørende deres håndtering af SF6, herunder hvordan gassen aftappes og opbevares.

I tabel 5.3 er forbrug samt den aftappede mængde vist i forhold til regioner. Den angivne mængde er ny gas.

Tabel 5.3
Aftapning og påfyldning af SF6

Region

Påfyldte mængder af ny SF6 i 1999, kg.

Aftappet mængder i 1999, kg (som ikke genanvendes).

Skønnede gennemsnitlig årlig aftappet mængde SF6, kg

002-003

81,1

77,0

50,0

Nordjylland

106,0

0,0

0,0

Midtjylland

92,2

10,0

10,0

Sydøstjylland

35,0

18,0

25,0

Vestjylland

100,0

100,0

20,0

Sønderjylland og Ærø

6,5

4,9

0,0

Fyn

50,1

0,0

0,0

006-007

0,0

0,0

0,0

København

240,0

0,0

0,0

Nordsjælland

4.041,0

0,0

0,0

Sydsjælland og lolland

40,0

10,0

0,0

Bornholm

0,0

0,0

0,0

I alt

4.791,9

219,9

105,0

Kilde: Spørgeskemaundersøgelse i elsektoren blandt DEF´s medlemmer, ultimo 2000. 002-003 og 006-007 er koder for virksomheder i henholdsvis Jylland og Sjælland.

I tilknytning til tabel 5.3 kan det tilføjes, at påfyldning er sket hos 18 ud af de 97 medlemmer af DEF. Heraf kan ca. 3.000 kg tilskrives etablering af nyt 400 kV GIS-anlæg hos en af respondenterne. Resten kan både dække over påfyldning af nye anlæg og efterfyldning af eksisterende anlæg. Det er ikke muligt ud fra undersøgelsen, at vurdere, hvor stor en andel af SF6-forbruget, der er anvendt til påfyldning af nye anlæg.

Jf. tabel 5.3 har respondenterne oplyst, at den samlede aftappede mængde i 1999 var ca. 220 kg, og den gennemsnitlige årlige aftappede mængde er skønnet til at være ca. 100 kg. Aftappet mængde er i dette sammenhæng gas der aftappes til trykflasker/beholder med henblik på bortskaffelse.

I en enkelt region; Vestjylland, har der været en markant forskel mellem den aktuelle aftappede mængde SF6 i 1999 og den forventede årlige mængde SF6 . Den aktuelle mængde er betydeligt større.

Ud fra spørgeskemaundersøgelsen fremgår det, at hoveparten aftapper gassen til trykflasker. 2 virksomheder har angivet, at de aftapper til tank – sandsynligvis i forbindelse med aftapning til DILO-anlæg med henblik på rensning. Begge virksomheder er lokaliseret på Sjælland og er blandt de største forbrugere af SF6.

Aftapning af SF6 gas i 1999 er kun sket hos under 20 af de 97 medlemmer hos DEF. Ca. 70 har direkte svaret nej, til at der sker aftapning af SF6 på virksomheden. De samlede installerede SF6 mængder ligger på mellem 0,2 og 8 tons, hos de respondenter, hvor der sker en aftapning, ligesom aftapningen kun omfatter SF6 -afbrydere fra 50 - 400 kV samt GIS-anlæg. Aftapningen udføres oftest af virksomheden selv og i mindre udstrækning af eksterne i form af leverandører/servicefolk.

Hos de respondenter der kun har SF6 i vedligeholdelsesfrie SF6 - lastadskillere I netstationer angives at udstyret primært leveres tilbage til leverandøren som sørger for behørig bortskaffelse. Leverandøren udfører alle reparationer på 10 kV netstationer ved at afmontere hele enheden, hvorefter den transporteres til leverandørens produktionsenheder i udlandet, bl.a. Tyskland. Enheden kontrolleres og afhængig af skadens omfang repareres enheden på fabrikken eller destrueres. SF6-gassen aftappes på fabrikken og genanvendes i det omfang det er muligt.

Det fremgår af tabellen at der er stor forskel på det samlede forbrug og aftappede mængder af SF6 mellem Nordsjælland og de øvrige landsdele. Det samlede forbrug omfatter dels SF6 til nyanlæg, dels vedligeholdelses SF6 til efterfyldning.

Forbruget på hele Sjælland er 10 gange større end i Jylland og forbruget i Nordsjælland udgør 83% af det totale forbrug.Fratrækkes den meget betydelige mængde der er anvendt til påfyldning af et GIS-anlæg på Sjælland, er forbruget ca. 900 kg større end i Jylland. Det fremgår ikke af undersøgelsen i hvilket omfang forbruget er anvendt til genfyldning eller påfyldning på nye anlæg men at dømme fra de aftappede mængder SF6, forventes hovedparten af forbruget at være anvendt til nyanlæg. Det større forbrug på Sjælland og især i Nordsjællandsregionen hænger generelt sammen med krav om pladsbesparelser.

Sammenlignes dette forbrug med et beregnet forbrug for 1998 på 1,2 tons, er der sket en betydelig stigning fra 1998 til 1999 /1/. Der er dog ikke taget højde for lagerforskydninger og det skal bemærkes, at det beregnede forbrug for 1998 kun omfatter importerede mængde via gasleverandører. De 3.000 kg, som er blevet påfyldt et GIS-anlæg er gas, der er importeret via udstyrsleverandør og indgår ikke i beregningen. Fratrækkes denne mængde vil der fortsat være en stigning, om end mere modificeret idet stigningen i forbruget er fra 1,2 tons i 1998 til 1,8 tons i 1999.

Den aftappede mængde er i modsætning til forbruget ca. faktor 20 mindre på Sjælland end Jylland. Det skyldes sandsynligvis, at respondenterne ikke har angivet det mængde de har aftappet og genanvendt internt. Flere store sjællandske virksomheder anvender interne renseanlæg.

5.3 Kortlægningens resultater

Det kan konkluderes ud fra spørgeskemaundersøgelsen, at der potentielt udføres påfyldning og aftapning af SF6 hos 42 virksomheder. Det vil sige, at det maximalt vil være disse 42 virksomheder, der bør være omfattet at en frivillig indsamlingsordning. De 42 virksomheder er alle transmissionsselskaber (50 - 400 kV).

I følge spørgeskemaundersøgelsen blandt DEF´s medlemmer er emissionen mindre end 0,5 %, når man forholder oplysningerne om den aftappede mængde med oplysninger om den installerede mængde. I denne vurdering skal der dog tages højde for, at løbende tab ikke registres umiddelbart, men først når tabet er stort nok til at det registreret som trykfald.

En emissionsfaktor på 0,5% for tab fra eksisterende udstyr svarer godt til det som udstyrsleverandører oplyser. På den baggrund konkluderes det, at den årlige emission af SF6 fra den danske elsektor som følge at løbende tab fra udstyr er < 0,5 tons pr. år.

5.3.1 Elsektorens interesse for en indsamlingsordning

Kortlægningen har vist, at en indsamlingsordning max vil omfatte 42 virksomheder i elsektoren. De 42 elselskaber har alle SF6-afbrydere, hvor aftapning og påfyldning potentielt kan forekomme. Dog fremgår det af kortlægningen, at der er virksomheder der enten selv genanvender gassen eller får udstyrsleverandør eller gasleverandør til at tilbagetage gassen. Det fremgår endvidere af kortlægningen, at virksomhedernes rutiner i forbindelse med vedligeholdelse og revision af SF6-afbrydere ikke er ens. Hovedparten af virksomhederne forestår selv vedligehold og revision, men der er også virksomheder, der har udlagt denne opgave til udstyrsleverandøren eller har en samarbejdsaftale med et andet elselskab.

Af de 42 virksomheder, der potentielt kan deltage i indsamlingsordningen, vurderes det, at ordningen primært vil være aktuel for 17 virksomheder. De virksomheder har en installeret mængde på minimum 100 kg og er enten et produktionsselskab eller transmissionsselskab.

Ud af de 42 virksomheder fremgår det af spørgeskemaundersøgelsen, at der er delte interesser angående, hvordan gassen skal afhentes. Hovedparten ønsker at få afhentet flaskerne på virksomheden efter aftale og nogle ønsker selv at aflevere den forurenet gas efter behov på et opsamlingssted. En enkelt af de 17 primære virksomheder har oplyst, at de ikke ønsker at deltage i en indsamlingsordning. Derudover har 3 virksomheder med en installeret mængde på mindre end 100 kg oplyst, at de ønsker fortsat at aflevere gassen til leverandører af udstyr.

16 virksomheder har svaret, at de ønsker gassen afhentet på virksomheden og 10 virksomheder ønsker selv at aflevere gassen på opsamlingssted. Herudover er der nogle virksomheder der ikke har besvaret, hvilken afhentningsform de ønsker. Hovedparten af disse virksomheder nævner, at de selv genanvender gassen eller andre opsamler det for dem.

Ca. 8 virksomheder har selv en genanvendelsesordning, hvor gassen aftappes og renses til en brugbar kvalitet på et mobilt aftapningsanlæg. Disse 8 virksomheder er alle blandt de 17 virksomheder, som det vurderes at indsamlingsordningen primært er relevant for.

Det er ikke muligt at tegne noget klart mønster ud fra besvarelserne, men de indikerer, at hovedparten af de mest SF6-forbrugende virksomheder ønsker at få afhentet gassen på virksomheden. De virksomhederne der selv ønsker at aflevere gassen er en blanding af mindre forsyningsselskaber, kraftværker og store forsyningsselskaber. En enkelt nævner som motiv, at virksomheden ikke har mulighed for at aflevere gassen på flasker men aftapper i stedet til tank. En anden virksomhed nævner som motiv, at den allerede genanvender gassen internt eller via leverandør.

Sammenfattende peger kortlægningen på, at der er minimum 9 ud af de 17 primære virksomheder, der ikke på nuværende tidspunkt har en alternativ løsning til genanvendelse af forurenet SF6 og derfor har behov for en indsamlingsordning. Herudover har flere af de primære virksomheder der i forvejen genanvender gassen intern, udtrykt interesse for at deltage i ordningen.

Selvom knap 60% af SF6-gassen er installeret alene i København og Nordsjælland forventes indsamlingsordningen i overvejende grad at servicere de jyske virksomheder, da et af de københavnske selskaber satser på intern genanvendelse.

6. Genanvendelse af SF6

6.1 Renseprincip
6.2  Testresultater
6.2.1  SF6-kvalitet
6.3 Tekniske begrænsninger


Formålet med dette kapitel er at beskrive det rense-koncept der er udviklet i projektet samt de testresultater med hensyn til rensegrader, der er gennemført.

Der er blevet gennemført et fuldskala forsøg hvor formålet var at rense forurenet SF6 til en kvalitet, så det kan genanvendes på kommercielle vilkår. Det er formålet at bortrense alle forureningskomponenter, heriblandt fugt, fluorider og svovl. I mobile renseanlæg er dette ikke muligt.

Hydrogas Danmark A/S har udviklet regenereringsanlægget og analyseresultaterne er kvalitativt blevet verificeret på et eksternt laboratorie.

Til at gennemføre de nødvendige testforsøg er der indsamlet forurenet SF6. Der blev indsamlet ca. 300 kg fra 2 virksomheder, hvilket er tilstrækkeligt til de planlagte forsøg.

I det følgende beskrives rensemetoden.

6.1 Renseprincip

Den forurenet SF6 indeholder foruden en mindre mængde luft og vand et antal flouride-urenheder, hvoraf CF4 er den største del. Disse flouride urenheder er afgørende for hvor ren gassen er. Flouriderne kan absorberes på et aluminiums- baseret molekylarfilter, som også er i stand til at absorbere det vand som gassen måtte indeholde.

Et anlæg til at rense den forurenet SF6 kan bygges efter to forskellige principper:

  1. Rågassen overføres fra en moderflaske til en modtageflaske via en pumpe.
  2. Der skabes et undertryk i modtageflasken gennem en kondensering af gassen, samtidig med at moderflasken opvarmes for at forøge trykket og derved opretholde en tryksænkning, som opstår ved en ren adiabatisk tømning af moderflasken.

I forhold til dette projekt er metode 2 vurderet som den mest hensigtsmæssige. Fordelene ved metode 2 er, at SF6-gassen overgår i fast form ved anvendelse af carbondioxid i fast form (tøris), som kølemiddel. Ved denne kraftige nedkølning kan eventuel restluft i den færdige flaske afblæses ved at vakuum-pumpe gasflasken i ca. 1 minut efter afsluttet renseproces. Endvidere er metode 2 mindre omkostningskrævende i investering men har tilgengæld lidt højere driftomkostninger sammenlignet med metode 1.

I Hydrogas Danmark A/S afdeling i Glostrup er der blevet udviklet og opstillet et fuldskala renseanlæg, som tager afsæt i absorberings-princippet på aluminium baseret molekylarfilter. Det færdige forsøganlæg var klargjort til test i juni 2000, efter en design- og konstruktionsfase på knap 3 måneder.

Det opstillede SF6-renseanlæg består af absorberingstårn, vakuumpumpe og varmekapper til opvarmning af moderflasken og til rensning af anlægget. Principskitse for anlægget er vist i figur 6.1

Anlægget er designet efter det princip og målsætning, at man uden betydelige udledning af SF6 til atmosfæren udfører en rensning så den rensede SF6 er af mindst lige så god kvalitet, som den der i dag udbydes på markedet som ny SF6:

Målet er en renhed på > 99,9%. Referenceenhederne for dette mål er listet i nedenstående tabel 6.1

Tabel 6.1
Måleenheder for rensegrad af forurenet SF6

Urenheder

Enhed

H2O

< 15 ppm

Luft

< 500 ppm

CF4

< 500 ppm

Sure forbindelser

< 0,3 ppm

Hydrolyserte forbindelser

< 1 ppm

Mineralolie

< 10 ppm


Hele processen er skitseret i figur 6.1

Figur 6.1
Principperne bag rensemetoden

Processen består i at moderflasken med den forurenede SF6 placeres på en procesvægt, som tareres og programmeres til at stoppe renseprocessen (V1 lukkes), ved planlagt vægt der svarer til den maksimale fyldevægt på modtageflasken. Som standard i testprojektet anvendes en let aluminium trykflaske, som indeholder ca. 10 kg renset SF6.

Modtageflasken placeres i en højisolerende køleboks og kobles først på anlæggets vakuumventil V7, hvorefter modtageflasken vakuumpumpes. Forbehandling/præparering af modtagerflasker ved hjælp af vacumering og skylning er kritisk med henblik på at minimere fugtindholdet i denne "tomme" flaske. Herefter kobles modtageflasken til anlægges fyldeventil V5.

Carbondioxid i fast form (tøris) fyldes på køleboksen med henblik på at bringe gassen på fast form, hvorved evt. restluft kan fjernes i renseprocessen.

Ventilen V1 åbnes og opvarmning af moderflasken startes. Ventil V2 og V5 åbnes og renseprocessen er nu i gang. Anlægget stopper automatisk når den planlagte fyldevægt i modtageflasken er nået.

Selve absorbtionstårnet med filterindsatsen skal renses med tør nitrogen og opvarmning til 180 oC i minimum 8 timer og derefter vakuumpumpes i minimum 1 time før renseprocessen kan igangsættes. Dette er for at opretholde en tryksænkning i moderflasken.

6.2 Testresultater

I en periode på 14 dage blev indkøring og den første rensning af brugt SF6 gennemført på anlægget. Testen blev udført på diverse indsamlet brugt SF6 af ukendt oprindelse samt noget brugt SF6 fra et transmissionsselskab.

Testkørslerne på anlægget kan karakteriseres i to situationer. Den ene situation er karakteriseret ved en flaske med forurenet SF6 med et stort indhold af luft (>1,5% = 15.000 ppm) og den anden med et lille luftindhold. Testen af anlægget viste at rensehastigheden eller anlæggets kapacitet er meget afhængig af luftindholdet i den flaske, hvor SF6 er blevet opsamlet.

Ved rensning af en flaske SF6, hvor luftindholdet var over 50% gav det en procestid på ca. 0,1 - 0,3 kg/h og et relativt stort tab af SF6 ved den anvendte metode. Denne luftkoncentration forventes ikke at forekomme i de forurenede flasker fra en evt. indsamlingsordning.

Ved rensning af en flaske forurenet SF6, hvor luftindholdet var ca. 1,4% fungerede anlægget optimalt med en rensehastighed på 7 kg/h. Denne luftkoncentration forventes at være repræsentativ for korrekt aftappet forurenet gas.

Ved et forstudie i 1999 blev metodens svaghed med hensyn til høje koncentrationer af luft ikke konstateret. De indsamlede flasker indeholdt på daværende tidspunkt luftmængder mindre end 1%. De gennemførte testresultater viser, at et oxygenindhold i det brugte SF6 større end 1% nedsætter anlæggets formåen.

Af hensyn til gennemløbsttid for renseprocessen, ressourceforbrug etc. er det en generel målsætning, at rensekapaciteten på anlægget minimum skal være 5 kg/h. Dette mål sætter altså nogle klare krav til indsamlingsmetoden af den brugte SF6.

6.2.1 SF6-kvalitet

Ved testkørslen blev der fremstillet i alt 5 flasker med renset SF6. 3 af flaskerne er blevet kvalitativt analyseret af et ekstern laboratorium (MS Consult, Skovlunde) og kvantitativt analyseret på anlæggets indbyggede O2-måler og H2O-måler på Hydrogas´s laboratorium i Fredericia. Analyseresultaterne kan groft summeres ved nedenstående.
Alle de rensede flasker med SF6 indeholder udover SF6 urenhederne luft (O2, N2), H20 og CO2.
H20 er kvantitativt analyseret på eget laboratorium og her fremkommer analyseværdier fra 3 ppm til 28 ppm (krav < 15 ppm).
O2 som også er kvantitativt analyseret opnår vi værdier på 50 ppm til 90 ppm. Dette modsvarer et luftindhold på 250 ppm til ca. 450 ppm (krav < 500 ppm)

Øvrige forureninger er kvalitativt bestemt ved EIC-analyser. Det gælder for alle disse urenheder, at der konstateres meget små mængde tæt på detektionsgrænserne, hvorfor det på den baggrund forventes at kunne overholde renhedskravet.

Anden og tredje testperiode, der blev gennemført i efteråret 2000, viste samme resultater med hensyn til luftindholdet i det indsamlede SF6 og dermed forsøgsanlæggets begrænsninger.

6.3 Tekniske begrænsninger

Efter gennemførelse af de praktiske test på anlægget, kan det konkluderes at anlægget ikke arbejder med de krævede præstationer, når rågassen indeholder for meget luft. Den megen luft (>5%) må, uden dog nærmere at havde dokumentation herfor, stamme fra indsamlingen og overfyldning til trykflasken "ude i marken". Årsagerne kan være mangelfuld præparering af flasken før overfyldning og/eller utætte pumpe-, rør- og slangesystemer.

Forsøgsanlægget er ikke designet til at rense luftgasser fra, som har meget lave fordampningstemperaturer (< 100oC). SF6 sammenblandet med luft får derved også et meget lavt fordampningspunkt, hvorved forsøgsanlægget kølemedie ikke er tiltrækkelig til at få processen til at forløbe tilfredsstillende.

Det vil være muligt at udbygge anlægget med en absorber for oxygen. Dette vil dog ikke kunne fjerne nitrogen, som jo udgør ca. 78% af luften. Dette anses derfor ikke som en mulig løsning.

Konklusionen vil være at de store luftmængde i rågassen skal fjernes før udførelse af den egentlige rensning for at undgå emission af SF6 under renseprocessen.

Forsøgsanlægget blev designet til at fjerne flourider og vand og andre mindre mængder urenheder som gassen normalt indeholder. Denne opgave løser forsøgsanlægget med meget gode resultater.

Kapaciteten på forsøgsanlægget er som aftalt tidligere meget afhængig af rågassens luftindhold. Ved lav luftindhold kan anlægget præsterer op til 12 ton SF6 pr. år ved normal operationstid. 7 kg pr. time anses for en tilfredsstillende procestid.

Med mindre det høje luftindhold i testflaskerne stammer fra en kilde, hvor det positivt kan konstateres at årsagen er utætte overførelsesforbindelser, og dermed er en systematisk fejl, kræver forsøgsanlægget yderligere udvikling og test. Den primære udfordring er at fjerne luftindholdet. Dette kan sandsynligvis gennemføres på flere metoder, hvoraf den mest investeringstunge er at gribe til cryogene nedkølingsprincipper, hvor vi køler rågassen ned til -100oC.

Anlægsinvestering i denne forproces skønnes at andrage 200.000 - 300.000 DKK. Mere simple men dog også mere usikre metoder bør dog testes først.

7. Indsamlingsordning for elsektoren

7.1  Det umiddelbare potentiale for en indsamlingsordning
7.2 Generelle forudsætninger
7.3 Logistik
7.3.1 Årlig gasmængde til indsamlingsordningen
7.4 Rentabilitet
7.4.1 Regenerering i forbindelse med bortskaffelse af udstyr og komponenter
7.5 Forslag til en indsamlingsordning


Formålet med dette kapitel er at beskrive, hvordan en frivillig indsamlingsordning kan organiseres og under hvilke praktiske rammer en sådan ordning bør virke. Endvidere beskrives antallet af potentielle deltagere, mængden der må forventes at kunne indsamlet, de konkrete forhold ved logistik og rensning, indsamlingssystemer og mulige kandidater til at gennemføre en indsamlingsordning.

Projektet har kortlagt brugen af SF6 i elsektoren med henblik på at tilvejebringe et overblik over forbruget så der foreligger et grundlag til organisering af en fælles indsamlingsordning for elsektoren. En indsamlingsordning vil være nødvendigt, hvis en målsætning om at nedbringe forbruget af ny SF6 i elsektoren med 95% skal opnås og dette mål kan kun indfries, hvis alle i elsektoren enten regenerere gassen på egne mobile anlæg (f.eks. DILO-anlæg), regenerere det via leverandører eller regenerere det via en indsamlingsordning. Bliver dette situationen vil det eneste forbrug af ny gas derefter være til supplerende genpåfyldning af anlæg samt til påfyldning af nye anlæg.

Teknisk vil det kunne lade sig gøre da renseteknologier nu er udviklet, så alle typer af forureningskomponenter kan renses fra gassen. Økonomisk vil det være en fordel for brugere i elsektoren at bruge genanvendt gas, hvad enten det er fra virksomhedens eget anlæg eller regenereret eksternt via f.eks. en indsamlingsordning på grund af regeringens varslede miljøafgifter på import af ny SF6 gas. Det kan i praksis bane vejen for, at behovet for supplerende gas også dækkes af regenereret gas, hvorved Danmark kan have en forsyning af SF6 til elsektoren, som udelukkende er baseret på regenereret gas.

7.1 Det umiddelbare potentiale for en indsamlingsordning

Af de 42 virksomheder, der potentielt kan deltage i indsamlingsordningen, vurderes det, at ordningen primært vil være aktuel for 17 virksomheder. De virksomheder har en installeret mængde på minimum 100 kg pr virksomhed og er enten et produktionsselskab eller transmissionsselskab. Ud af de 17 virksomheder har 8 adgang til et mobilt renseanlæg. De resterende 9 er de relativt mindst forbrugende virksomheder af de 17. Disse virksomheder er overvejende beliggende i Fyn/Jylland.

De skønnede mængder SF6 i en indsamlingsordning er som udgangspunkt 200-400 kg/år med et minimum på ca 100 kg/år. Dette er en relativ lille mængde af elsektorens årlige forbrug af ny gas som vurderes at være mellem 1.500-2.000 kg ny SF6 pr. år (excl. Påfyldning af nye GIS-anlæg) /1/.

Derudover cirkulerer der et ukendt volumen i forbindelse med rensning i de mobile anlæg der opererer idag, primært på sjælland.

Typisk påfyldning af SF6 ved afbryderskift er 4 til 24 kg mens et komplet GIS anlæg kræver op til ca. 3.000 kg.

Det fremgår af kortlægningen, at flere virksomheder enten selv genanvender gassen ved hjælp af et DILO-anlæg eller får udstyrsleverandør eller gasleverandør til at tilbagetage gassen. Det fremgår endvidere af kortlægningen, at virksomhedernes rutiner i forbindelse med vedligeholdelse og revision af SF6-afbrydere ikke er ens. Hovedparten af virksomhederne forestår selv vedligehold og revision, men der er også virksomheder, der har udlagt denne opgave til udstyrsleverandøren eller har en samarbejdsaftale med et andet elselskab.

En indsamlingsordning bør derfor tage højde for de forskellige behov de enkelte virksomheder har og udgøre et supplement til de virksomheder der ikke har andre alternativer til at genanvende/regenererer gassen.

Det umiddelbare potentiale for indsamlings af regenereret gas er 200-400 kg/år. Dette er dog kun en beskeden mængde af den gas der forbruges i elsektoren til påfyldning af nyanlæg eller til genpåfyldning af eksisterende anlæg i forbindelse med revisioner eller driftsforstyrrelser, som er i størrelsesordenen 1.500-2000 kg/år excl. påfyldning af ny-installerede GIS-anlæg.

På den baggrund er behovet for SF6 gas i elsektoren min. 1.500 kg/år (årlige omsætning) og denne mængde kan principielt dækkes af regenereret gas via en indsamlingsordning. Det forudsætter dog, at der i indsamlingsordningen indleveres min. 1.500 kg SF6 til rensning pr år.

7.2 Generelle forudsætninger

Der er nogle få basale forudsætninger der skal være til stede for at det er teknisk og praktisk muligt at indsamle og regenerere gassen.

De tekniske og praktiske forudsætninger for en indsamlingsordning er følgende:

Det vurderes som det mest hensigtsmæssige, at der indgås en rammeaftale mellem DEF og en leverandør af en indsamlings- og genanvendelsesordning, hvor aftalegrundlaget beskrives så samme retningslinier er gældende for alle deltagende virksomheder.

Indsamlingsordningen bør alene omfatte afhentning, rensning og distribution af regenereret gas. Indsamlingsordningen bør ikke omfatte aftapning af gas i forbindelse med revision etc. af de enkelte anlæg, dels på grund af sikkerhedsmæssige hensyn, dels på grund af forsyningsvirksomhedernes ansvarsområde, hvor revisioner, aftapning mv. Hører under deres daglige drift.

Gassen skal være opbevaret i trykflasker, der kan medtages. Der bør anvendes en standard-emballage, som er håndterlig, f.eks. 10 eller 20 kg flasker. Der vurderes ikke at være behov for flasker med større volumen, da de enkelte afbrydere sjældent indeholder mere end 20 kg pr. afbryder. Dog kan GIS-anlæg indeholde op til 100 kg i hvert kammer. Der bør således være mulighed for at indsætte flasker med større volumen, f.eks. 50 kg i tilfælde af specialaftapninger. Hvis gassen aftappes til en tank, skal den være mobil og kunne medtages samt være forsynet med standard-samlinger, så det er muligt at aftappe gassen til trykflasker. Dette er nødvendigt for det udviklede rensnings-setup, som ikke kan regenerere direkte fra en tryk-tank. Dog bør direkte aftapning til trykflasker foretrækkes da der vil være tab af SF6 i forbindelse med aftapning og det forudsætter endvidere et større tidsforbrug på grund af overfyldning fra tank til flasker.

Den aftappede gas skal opbevares sikkerhedsmæssigt forsvarligt på virksomhederne efter retningslinierne for håndtering af trykflasker.

Af hensyn til renseprocessen skal gassen være aftappet, således at mindst mulig luft er iblandet gassen. Hvis koncentrationen af luft overstiger en vis procentdel bør aftageren have mulighed for at forbeholde sig ret til ikke at modtage gassen. Der kan evt. udleveres specifikationer til deltagende virksomheder i indsamlingsordningen, der angiver hvordan gassen bør aftappes fra effektafbryderen, så gaskvaliteten er optimal.

Der bør etableres et flaskesystem i indsamlingsordningen bestående af to flaskepuljer – et for forurenet aftappet gas og et for regenereret gas. På den måde vil udgifter til flaskerensning og skylning ved hver rensning ikke være nødvendig idet rent/forurenet gas altid holdes adskilt. Derved vil den nødvendige flaskepulje også kunne begrænses mest muligt. Antages det at 17 virksomheder deltager i ordningen, samt at hver kunde udstyres med en flaske-volumen på 30 kg (3 x 10 kg) kræver det 51 10 kg flasker til aftapning af forurenet gas. Samme antal flasker kræves til påfyldning af regenereret gas, det vil sige 102 flasker i alt. Hver virksomhed har således rigelig kapacitet til at aftappe, opbevare og genpåfylde længere tids forbrug ved forventet normal belastning, ligesom der kan være en buffer hos leverandøren der forestår indsamlingsordningen så drifttiden ved rensning kan optimeres.

Det forudsættes, at flaskepuljen lever op til stillede kvalitetskrav til trykflasker, herunder trykprøvning, ventiludskiftning og almindeligt vedligehold. Dette bør forestås af leverandøren.

7.3 Logistik

I forhold til indsamlingsordningen er det væsentligt, at kortlægge SF6 anlæggenes geografiske placering. I figur 3.1 fremgår hvorledes den installerede mængde SF6 i el sektoren blandt DEF´s medlemmer er fordelt på regioner.

Figur 7.1  Se her!
Fordeling af installeret SF6 i den danske el sektor

Det fremgår af spørgeskemaundersøgelsen, at der er delte interesser angående, hvordan gassen skal afhentes. Hovedparten ønsker at få afhentet flaskerne på virksomheden efter aftale og nogle ønsker selv at aflevere den forurenet gas efter behov på et opsamlingssted. En enkelt af de primære virksomheder har angivet at de ikke ønsker at deltage i en indsamlingsordning.

Det forventes ikke at påvirke logistikken i en indsamlingsordning, hvorvidt virksomheden foretrækker det ene frem for det andet så det vil sandsynligvis være valgfrit.

Som nævnt tidligere forventes indsamlingsordningen i overvejende grad at servicerer de jyske virksomheder, da et af de københavnske selskaber satser på intern genanvendelse. Dog vil lysbueforurenet gas formodentlig også blive indleveret fra disse selskaber. Tekniske vanskeligheder ved interne renseanlæg kan også medføre en større deltagelse i en indsamlingsordning en umiddelbart forventet.

På grund af en stor geografiske spredning mellem selskaberne og forskydninger i intervaller og tidspunkter for aftapning, er en indsamlingsordning transportkrævende. Da der vil være tale om moderate mængder SF6 fra de enkelte selskaber vil der nok ikke kunne etableres et rentabelt transportsystem, hvis systemet alene skal servicere i forbindelse med leverancer og afhentning af SF6.

Det synes derfor oplagt, at en indsamlingsordning involverer eller evt. drives af en gasleverandør, da disse virksomheder i forvejen har et etableret distributionssystem der kan anvendes til formålet. Endvidere har gasleverandørerne i forvejen ekspertise med håndtering og transport af trykflasker og forventes at kunne have en kommerciel interesse i at stå for en indsamlingsordning.

7.3.1 Årlig gasmængde til indsamlingsordningen

Ud fra elsektorens skønnede aftappede mængder er den skønnede årlige potentielle mængde SF6 til afhentning i flasker på ca. 100 kg. Dog var den reelle aftappede mængde 220 kg i 1999. Derudover blev der oplyst en samlet lagerbeholdning på ca. 300 kg i 1999, hvoraf de ca. 200 kg er forurenet gas der potentielt også kan regenereres. På baggrund af disse indrapporteringer forventes der totalt at kunne indsamles minimum 100 kg SF6, hvilket er en minimumsvurdering. En mere realistisk mængde er 200-400 kg pr. år, med det nuværende antal installerede SF6 afbrydere og over en længere tidshorisont forventes det at stige på grund af revisioner samt flere afbrydere med SF6. Det er de færreste af de installerede afbrydere der har været installeret længe nok til at der er foretaget gennemgribende revisioner af dem. Det udføres først efter 20-25 års driftstid ved normal drift.

Den forventede mængde er ekskl. de gasmængder, der aftappes og regenereres af virksomheden selv. Såfremt nogle af disse virksomheder ønsker at deltage i indsamlingsordningen bliver den potentielle mængde aftappede SF6-gas betydelig større.

7.4 Rentabilitet

De samlede investeringer til etablering af et renseanlæg magen til det som er udviklet i projektet er ca. 250.000,-. Det omfatter måleudstyr (ca. 125.000,-), pumper, filtre, slanger fittings etc. og kalibrering af udstyret. Derudover skal der indkøbes trykflasker til en flaskepulje. Dette vil være en engangsinvestering. Der må også påregnes en udgift til vedligeholdelse af flaskepuljen, så flaskerne opfylder de gældende kvalitetsnormer for trykflasker. Vedligeholdelsen vil være begrænset men i det omfang den udføres er den knyttet til lønudgifter ved kontrol samt evt. udgifter til udskiftede materialer, f.eks. ventiler, omløbere o.lign samt omkostninger til periodisk revision af trykflasker hvert 10 år.

Investeringen i renseanlægget kan ikke nedbringes væsentligt da behandlingskapaciteten ikke vil nedbringes ved mindre dimensionering.

Driftomkostninger ved indsamling og rensning af SF6 er primært knyttet til transport, operatørlønninger samt vedligehold af udstyret og analyser i forbindelse med evt. stikprøvekontroller af gaskvaliteten. Ressourceforbruget er i høj grad afhængig af batchens størrelse, hvor forbruget af nitrogen, tøris eller kølemiddel og strøm er forholdsvis større jo mindre batch der regenereres. Nitrogen anvendes til at sikre, at flasker, slanger, filtre etc. er fri for fugt. Strøm er primært til pumper og tøris til nedkøling af modtagerflasken.

Med hensyn til gennemløbstid for det udviklede anlæg i dette projekt, kan f.eks. 400 kg SF6 regenereres på anlægget på ca. 80 timer. Det svarer til en udnyttelsesgrad af anlægget på under 5 %. Der er således ikke kapacitetsmæssige problemer ved at anvende det udviklede rensekoncept til rensning af den forventede mængde SF6. Med en så lille udnyttelse af anlægget er det væsentligt for rentabiliteten, at rensning først fortages når der er en pulje SF6 at regenerer.

For at renseanlægget kan blive rentabelt er det muligvis nødvendigt at maksimere de indsamlede mængder SF6. Der kan derfor være tale om en ordning hvor kunden kan købe regenereret SF6 svarende til den mængde virksomheden har indleveret. De varslede miljøafgifter på SF6 må formodes at styrke incitamentet hos virksomhederne for at købe regenereret SF6 da regenereret SF6 vil være afgiftsfritaget.

Kvaliteten af den forurenede SF6 er som nævnt andetsteds en faktor der influerer på rentabiliteten ved rensning - jo højere luftindhold i den forurenede gas, des dyrere bliver rensningen.

Det må alt andet lige vurderes, at prisen for at regenerere SF6 med de transport, håndterings og analyseudgifter der er knyttet hertil, kun vil ligge under markedsprisen på ny SF6 efter indførelse af miljøafgifter på de varslede 400 kr/kg. Det er ikke muligt at kvantificere et prisniveau da det vil afhænge af det specifikke aftalegrundlag der indgås mellem elsektoren og leverandøren af en indsamlings og regenereringsordning.

Det forventes at den aktuelle pris vil afspejle de mængder der indsamles og regenereres og det vil være en naturlig mekanisme, at prisen pr. kg falder i takt med at mængden til rensning øges.

Grundlæggende vurderes det forretningsmæssige grundlag i en indsamlingsordning at være begrænset, når man alene ser på indsamlingsordningen som forretningsgrundlag. Det er som udgangspunkt ikke de store mængder der forventes indsamlet og regenereret. Regnes der med at blive indsamlet og regenereret 400 kg/år og det sælges til f.eks. 300 ,- giver det en samlet omsætning på:

400 x 300 = 120.000 kr pr. år

Ved rensning af 1.500 kg pr år vil omsætningen være:

1500 x 300 = 450.000 kr pr år.

Dertil skal fratrækkes div. omkostninger til drift. Det skal bemærkes at priseksemplet med en salgspris på 300 kr. pr. kg alene tjener det formål at illustrere en mulig omsætning. Pris antages at blive fastsat ved forhandling mellem den leverandør der indgår i entreprisen om indsamlingsordningen og DEF.

7.4.1 Regenerering i forbindelse med bortskaffelse af udstyr og komponenter

Der er endnu ikke nogen erfaring med håndtering af SF6-effektafbrydere i forbindelse med bortskaffelse af installationen, da det først forventes at blive aktuelt om 15-20 år, hvor de nuværende anlæg vil begynde at være udtjente.

Såfremt der til den tid ikke er udviklet andre mere attraktive genanvendelses-alternativer, vil de installerede mængder kunne indgå i indsamlingsordningen. P.t. drejer det sig om ca. 39 tons SF6 (resten er i vedligeholdelsesfrie) afbrydere), men mængden forventes at stige yderligere efterhånden som højspændingsnettet udbygges under forudsætning af, at det udbygges med SF6-afbrydere.

For at sikre, en korrekt håndtering af SF6-gassen i forbindelse med bortskaffelse af anlæg, bør der fastsættes nogle myndighedskrav der skal sikre, at gassen genanvendes samt udarbejdes klare procedurer for, hvem der er ansvarlig for at bortskaffe SF6-gassen. Umiddelbart er det brugeren, men i dag er situationen den, at nogle leverandører af udstyr eller gas tilbagetager SF6 som en service, hvis kunden ønsker det. Denne service kan praktiseres, sålænge det er små mængder der er tale om, men i forbindelse med bortskaffelse af anlæg forøges mængderne betydeligt. Denne udvikling forventes at udløse en mere principiel diskussion mellem de konkrete aktører (bruger, udstyrsleverandør, gasleverandør) om hvem der bør bortskaffe og genanvende gassen.

7.5 Forslag til en indsamlingsordning

Det foreslås at der laves en indsamlingsordning, som er baseret på en frivillig deltagelse. Indsamlingsordningen bør omfatte de 42 virksomheder, som potentielt kan have et behov for at aftappe og bortskaffes SF6 fra effektafbrydere.

I praksis kan der laves en frivillig rammeaftale mellem Miljøstyrelsen og DEF som repræsenterer de enkelte elselskaber, hvor elselskaberne forpligter sig til at genanvende aftappet SF6 samt minimere emissioner af SF6.

Ordningen bør være fleksibel og baseret på en frivillig deltagelse, således at de virksomheder som i forvejen genanvender SF6, eller virksomheder der ønsker at anvende et andet genanvendelses-alternativ, kan vælge det i stedet for. Blot skal de kunne dokumentere overfor Miljøstyrelsen, at andre løsninger anvendes således at Miljøstyrelsen kan vurdere, hvordan SF6 forbruges, håndteres og bortskaffes af selskaberne.

Det foreslås, at de omfattede virksomheder rapporterer årets forbrug og aftapning/genanvendelse til Miljøstyrelsen som dokumentationen.

Den foreslåede indsamlingsordning er organiseret med udgangspunkt i at det er en gasleverandør der bliver ansvarlig for ordningen. Umiddelbart vurderes det at være den mest oplagte kandidat til opgaven på grund af virksomhedernes eksisterende distributionssystem samt deres kendskab til gasarter. Endvidere forudsætter betjening af renseanlægget uddannet personale for at sikre korrekt håndtering af anlægget., flasker og processen.

Hos leverandøren bør der oprettes en genanvendelsesfunktion, som elselskabet kan kontakte når noget forurenet gas skal afhentes.

Af hensyn til renseprocessen kan der være behov for at stille nogle kvalitetskrav til den forurenet gas der afleveres. Information om disse krav bør defineres og udleveres af leverandøren.

Ordningen er landsdækkende og bør overvåges 1 gang årligt, hvor den forbrugte mængde SF6 afstemmes med den genanvendte mængde, som enten er indleveret til leverandøren eller genanvendt på andre måder. På den måde er det muligt at vurdere forholdet mellem forbrug og bortskaffelse/genanvendelse.

Overvågningen foretages på basis af indrapporteringer fra de enkelte virksomheder.

Som nævnt tidligere, vil der være behov for en flaskepulje, evt. i forskellige farver, til forurenet aftappet gas og til regenereret gas.

Endelig så anbefales det, at renseanlægget indkøbes og drives af leverandøren der ønsker at drive entreprisen.

8. Referenceliste

/1/. Ozonlagsnedbrydende stoffer og drivhusgasserne HFC'er, PFC'er og SF6. Danmarks forbrug og emissioner, 1998. T. Sander Poulsen, Miljøstyrelsen 1999.

/2/. Kortlægning af SF6 afbrydere i den danske elsektor. Spørgeskemaundersøgelse af elsektoren. COWI, 2000.

/3/. SF6 Emissions Reduction Partnership for Electrical Power Systems. Office of Global Change, Department of State, Washington, USA. Internet submission, 10 July 1999.

/4/. Policies and Measures. Ministry of Environment, Norway. Internet submission, 9 February 2000.

/5/. Environmental Briefing. Sulphur Hexaflouride. Number 29,June 1999. Internet submission.

/6/. Declaration on the Use of SF6 in Connection with Electrical Switchgear and Substations in Germany. ABB Internet submission, February 2000.

/7/. Emission of Greenhouse Gases in the United States 1987-1994, chapter 5. Halocarbons and other gases. US Energy Information Administration, September 1995.

/8/. A Module for Estimating Future Emissions of Sulphor Hexaflouride andPerfluorcocarbons. DG Victor and G.J. MacDonald. International Institute for Applied System Analysis, 1998, Laxenberg, Austria.

/9/. Håndtering af SF6 og dets reaktionsprodukter i elforsyningsanlæg, Komite'rapport 94, DEFU.

/10/. Participation Moves Beyond Electric Utility Industry. Internet submision. Voluntary Reporting of Greenhouse Gases Program, US Department of Energy, Energy Information Administration, December 1998.

/11/. Pers. Kommunikation, Erik Loving - Siemens, 1999.

/12/. Pers. Kommunikation, F. Wikkelsøe - Alstom

 

Bilag A Spørgeskema

Nr.:

Spørgsmål om virksomheden

1

Adresse:

 

2

Kontaktperson
e-mail /tlf / fax:

 

Spørgsmål om SF6 i afbrydere og GIS anlæg (Gas Insulated Switchgear)

 

Niveau/kategori

Antal
anlæg

Samlet installeret mængde
(kg)

Eventuelle bemærkninger

3

10 - 20/0,4 - 0,69 kV
Transformerkiosker

 

 

 

4

10 - 32 kV
Koblingsanlæg i transformerstationer

 

 

 

5

50 - 60 kV
Linie- og transformerfelter

 

 

 

6

132 - 400 kV
Linie- og transformerfelter

 

 

 

7

GIS anlæg

 

 

 

8

Evt. øvrige anlæg

 

 

 

9

I alt:

 

 

 

10

Hvor stor var den påfyldte mængde af ny gas i 1999 ? (kg)

 

11

Sker der en aftapning af SF6 på virksomheden fra disse afbrydere og i hvilken forbindelse ?
(Hvis ja, besvares spørgsmål 12-17)

 

 

12

Hvem står for denne aftapning ?
(virksomheden, leverandører eller
andre ?)

 

13

Hvor stor var den aftappede mængde i 1999 (kg)?

 

14

Hvor stor skønnes den gennemsnitlige årligt aftappede mængde (kg)?

 

15 Hvordan bortskaffes/håndteres den aftappede mængde ?  
16 Hvor stor en del heraf (jf. spørgsmål 15) blev evt. genanvendt ved genpåfyldning ? (kg) ?  
17 Hvordan opbevares den aftappede mængde ?  
  Spørgsmål vedrørende en evt. fremtidig indsamlingsordning
18 Vil virksomheden foretrække:
1. at gassen påfyldes flasker og af- hentes på virksomheden
2. selv at aflevere gassen efter behov til opsamlings- eller genbrugssted ?
 
19 Har virksomheden mulighed for at angive vægten af SF6 gas i de opfyldte opbevaringsflasker/-tanke ?  
     
  Diverse
   
20 Anvender virksomheden SF6 til andre end de nævnte formål ?  
     
21 Udstyrs- og gasleverandør ?  
22 Har virksomheden øvrige
bemærkninger ?