Dieses Treibhausgas ist schädlicher fürs Klima als CO2 – Wie wir es loswerden
Wenn es um unser Stromnetz geht, ist derzeit ein ganz spezielles Gas nicht wegzudenken. Es dient dazu, Hochspannungstechnik zu isolieren und damit sicher zu machen. Es steckt aber auch in Windkraftanlagen. Allerdings hat leider ganz spezielle unangenehme Eigenschaften: Es ist ein enorm starkes Treibhausgas, das die Erderwärmung sogar noch anzuheizen droht. Es geht um das Treibhausgas Schwefelhexafluorid, kurz auch SF6 genannt.
Schwefelhexafluorid ist bei weitem nicht das am häufigsten vorkommende Gas, das den Planeten aufheizen kann, denn es trägt bislang nur zu etwa einem Prozent der Erwärmung bei. Kohlendioxid (CO2) und Methan sind weitaus reichlicher vorhanden. Wie viele andere fluorierte Gase ist SF6 jedoch besonders wirkmächtig: Es bindet im Laufe eines Jahrhunderts etwa 20.000 Mal mehr Energie als Kohlendioxid und kann 1.000 Jahre oder länger in der Atmosphäre verbleiben.
SF6-Emissionen nehmen jährlich zu
Trotz ihres bisher relativ geringen Beitrags zur Erderwärmung steigen die Emissionen des Gases weiter an – und es dürfte künftig noch schlimmer werden, denn die Wachstumsrate nimmt jedes Jahr zu. Allein die SF6-Emissionen in China haben sich zwischen 2011 und 2021 fast verdoppelt und machen inzwischen mehr als die Hälfte der weltweiten Emissionen des Klimagases aus.
Immerhin gibt es inzwischen ein Bewusstsein für das Problem. Mehr und mehr Unternehmen wollen die Verwendung von SF6 verringern oder gar ganz einstellen. Sie suchen daher nach Ersatzstoffen, die die gleiche Leistung erbringen können. So gab Hitachi Energy kürzlich bekannt, dass neue Hochspannungstechnik entwickelt wurde, die SF6 ersetzen. Und es gibt immer mehr Bestrebungen, Schwefelhexafluorid in der Energiewirtschaft zu verbieten. Dazu gehört auch ein kürzlich in der Europäischen Union verabschiedeter Plan, der die Verwendung des Gases in Hochspannungsanlagen bis 2032 auslaufen lassen soll. Doch reicht das?
Hohe Spannung, hoher Einsatz
Während die Gerätehersteller an der Entwicklung von SF6-Alternativen arbeiten, sind einige Wissenschaftler:innen der Meinung, dass wir sogar noch weitergehen sollten. Sie versuchen, Lösungen zu finden, die ganz ohne fluorhaltige Stoffe auskommen. Jeder von uns hat einen Sicherungskasten zu Hause. Ähnliche Technik gibt es in Form von Schaltanlagen auch im Stromnetz. Sie sorgen dafür, dass es auch bei Überlastungen nicht zu Ausfällen kommt.
Der Unterschied besteht darin, dass sie oft etwa eine Million Mal mehr Energie aushalten müssen als die Geräte im Heim, sagt Markus Heimbach, Executive Vice President und Managing Director des Geschäftsbereichs Hochspannungsprodukte bei Hitachi Energy. Das liegt daran, dass wichtige Teile des Stromnetzes mit hohen Spannungen arbeiten, die es unter anderem ermöglichen, große Energiemengen zu transportieren und dabei so wenig wie möglich Verluste haben. Diese hohen Spannungen erfordern jederzeit eine sorgfältige Isolierung und Sicherheitsmaßnahmen für den Fall, dass etwas dabei schiefgeht.
Für einige Schaltanlagen werden die gleichen Materialien verwendet wie für die Sicherungskästen zu Hause – sie sind mit Luft umgeben, um sie zu isolieren. Aber wenn Systeme für Hochspannung ausgelegt sind, sind sie riesig und benötigen viel Platz, was sie städtische Umgebungen unpraktisch macht. Die heutige Lösung ist SF6. „Ein Supergas aus technologischer Sicht“, sagt Heimbach. Es ist in der Lage, Geräte im Normalbetrieb zu isolieren und bei Bedarf den Strom zu unterbrechen. Und Systeme mit SF6 haben einen viel geringeren Platzbedarf als luftisolierte Anlagen.
Das Problem ist, dass während des normalen Betriebs geringe Mengen SF6 aus den Geräten entweichen. Bei einem Ausfall oder bei unsachgemäßer Behandlung alter Geräte kann noch mehr freigesetzt werden, gleiches gilt für fehlerhaftes Recycling. Wenn das Gas entweicht, wird es aufgrund seiner enormen Fähigkeit, Wärme zu speichern – plus seiner langen Lebensdauer – zu einer echten Gefahr in der Atmosphäre.
SF6-Verbote in ersten Ländern
Einige Regierungen wollen das Treibhausgas daher bald für die Stromindustrie verbieten, die den größten Teil der Emissionen verursacht. Die Europäische Union hat sich zunächst darauf geeinigt, SF6-haltige Schaltanlagen der Mittelspannungsklasse bis 2030 zu verbieten, Hochspannungsschaltanlagen, die das Gas verwenden, sollen wie erwähnt 2032 folgen. Mehrere US-Bundesstaaten haben eigenen Grenzwerte und Ausstiegsmaßnahmen vorgeschlagen oder beschlossen.
Hitachi Energy hat jetzt angekündigt, Hochspannungsschaltanlagen für bis zu 550 Kilovolt (kV) zu produzieren. Das SF6-freie Modell folgt auf Produkte für 420 kV, die das Unternehmen seit 2023 installiert. Laut Heimbach haben Kunden schon mehr als 250 davon bestellt.
Die neuen Schaltanlagen ersetzen SF6 durch ein Gasgemisch, das hauptsächlich Kohlendioxid und Sauerstoff enthält. Es funktioniert genauso gut wie SF6, ist genauso sicher und zuverlässig, hat aber ein viel geringeres Treibhauspotenzial, da 99 Prozent weniger Energie in der Atmosphäre gebunden wird, so Heimbach. Für einige seiner neuen Anlagen verwendet Hitachi Energy jedoch auch noch C4-Fluornitril, das zur Isolierung beiträgt.
Der Anteil dieses Gases ist zwar gering, weniger als fünf Prozent des Gemischs. Außerdem ist es weniger klimawirksam als SF6, so Heimbach. C4-Fluornitrile sind jedoch immer noch starke Treibhausgase, die bis zu einigen 1000 Mal stärker wirken als Kohlendioxid. Diese und andere fluorierte Stoffe könnten aber schon bald vor dem Aus stehen. Der Chemiegigant 3M kündigte Ende 2022 an, dass das Unternehmen die Herstellung aller Fluorpolymere, fluorierten Flüssigkeiten und PFAS-Zusatzprodukte bis 2025 einstellen wird.
Auf der Suche nach SF6-Alternativen
Um den Bedarf an fluorhaltigen Gasen zu beseitigen, suchen einige Forscher:innen in der Vergangenheit nach Alternativen. „Wir wissen, dass es kein 1:1-Ersatzgas gibt, das die Eigenschaften von SF6 hat“, sagt etwa Lukas Graber, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik am Georgia Institute of Technology. Aber früher kam man auch ohne es aus.
SF6 ist sowohl extrem stabil als auch elektronegativ. Es neigt dazu, freie Elektronen einzufangen, und nichts anderes kann ihm dabei das Wasser reichen, sagt Graber. Deshalb arbeitet er an einem Forschungsprojekt, das darauf abzielt, SF6-Gas durch überkritisches Kohlendioxid zu ersetzen: Überkritische Flüssigkeiten liegen bei so hohen Temperaturen und Drücken vor, dass eine Trennung zwischen flüssiger und gasförmiger Phase nicht mehr möglich ist.
Die Inspiration kam von Geräten, die früher Materialien auf Ölbasis verwendeten – anstatt wie SF6 zu versuchen, Elektronen einzufangen, kann überkritisches Kohlendioxid sie im Grunde abbremsen.
Graber und sein Forschungsteam erhielten bereits Projektmittel von der Advanced Research Projects Agency for Energy des US-Energieministeriums (DARPA-E). Der erste Prototyp in kleinem Maßstab sei „fast fertig“, und es sei geplant, im Jahr 2025 ein Phototypsystem in vollem Maßstab zu testen. Auch die Windkraftbranche arbeitet an Alternativen, offeriert etwa von Siemens.
Energieunternehmen sind allerdings bekannt dafür, konservativ zu agieren, da die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Stromnetzes auf dem Spiel stehen. Das räumt auch Heimbach von Hitachi Energy ein. Da jedoch weitere SF6-Verbote drohen, müssen die Konzerne Lösungen finden – und auch anwenden. Vielleicht wird also die Gefahr gebannt.
Wie wäre es mal damit, das große Ganze einzubeziehen und nicht kontextlos die Energie- und Winbranche verantwortlich zu machen?
Der mit Abstand größte Anteil von über 60% an SF6 Emissionen tragen Schallschutzscheiben, in denen das Gas früher zur Isolierung eingesetzt wurde (Quelle Umweltbundesamt).
Außerdem gibt es einen Bericht des BMU zu Leckagen bei elektrischen Schaltanlagen. Zitat :“ Im Normalbetrieb elektrischer Anlagen ist bei sachgerechter Wartung und
Entsorgung das Risiko einer Leckage mit weniger als 0,1 % pro Jahr“.
Jeder, der sich 5 Minuten Zeit nimmt und googlelt, findet Statistiken mit glaubwürdigen Quellen.
Also lieber mal die Arbeit richtig machen, als halbwahre Artikel zu veröffentlichen und den Ruf des Energiesektors fälschlicherweise zu schädigen bitte!
@D-Punkt Anonym
Volle Zustimmung – Der Einsatz des Gases in Windenergieanlagen ist im Vergleich zu anderen Industriesparten gering, zudem entweicht es nur bei Leckagen bei unsachgemäßem Umgang. Dennoch wird hier wieder nur auf die Windenergie gezeigt und von SF6-„Emissionen“ fabuliert um die Sparte zu diskreditieren.
Dem Einsatz von SF6 und dem (geringen) Risiko einer Leckage muss man zudem die eingesparten CO2-Equivalente entgegen rechnen. Selbst wenn alles SF6 einer Windenergieanlage entweichen sollte, hat der Betrieb derselben dies innerhalb eines Jahres um ein vielfaches wieder ausgeglichen.
Schlecht recherchierter Artikel – t3n, da bin ich besseres von euch gewohnt!