| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Indsamling og genanvendelse af SF₆ fra elsektoren

4. Forbrug og emissioner af SF₆ i elsektoren

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.

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.

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