Door Edo Beerda

Het was recentelijk een opmerkelijk nieuwtje: Eaton levert de komende jaren duizenden SF₆-vrije schakelinstallaties aan Stedin voor het spanningsgebied tot 24.000 volt. De netbeheerder verwacht er jaarlijks gemiddeld 1950 kilo SF₆-gas minder door te gebruiken. “We kozen hiervoor met het oog op onze duurzaamheidsambitie”, vertelt Koen de Lange van Stedin. “Het kostte bij deze aanbesteding trouwens weinig meer in aanschaf dan reguliere installaties.”

Veel nieuwe schakelinstallaties nodig

Leveranciers hebben flink geknokt om de grote opdracht, want de netbeheerder heeft veel nieuwe schakelinstallaties nodig. Het elektriciteitsnet groeit als kool door de energietransitie. Nieuwe woningen krijgen in Nederland geen gasaansluiting meer, dus leunen huishoudens zwaarder op het net. Ze gaan keramisch koken, gebruiken een warmtepomp voor verwarming en hebben steeds vaker zonnepanelen op hun dak. Bovendien zijn er steeds meer laadpalen nodig voor elektrische auto’s. En dat allemaal voor een beter milieu. Logisch dus dat de netbeheerder kiest voor SF₆-vrije installaties voor zijn nieuwe trafohuisjes, zegt De Lange. Want het gas mag dan lekvrij weggewerkt worden, als het toch vrijkomt is er milieuschade. De impact op het broeikaseffect is maar liefst 23.500 keer groter dan die van CO₂.

Consequenties verschuiving naar all-electric

De verschuiving naar ‘all-electric’ heeft ook consequenties voor de benodigde voltages. Voorheen was het volstrekt normaal om schakelinstallaties met een spanningsbereik tot 10.000 volt te gebruiken. Maar voor de huidige uitbreidingen wil Stedin in één keer klaar zijn voor de toekomst. Daarom vervangt de netbeheerder 10 kV kabels door 24 kV exemplaren als de straat opengaat en worden bij uitbreidingen vooral 24.000 volts schakelinstallaties gebruikt. “Dat is een kwestie van vooruitkijken”, zegt Lange. Stedin gaat 500 tot 800 installaties per jaar afnemen van Eaton.

Schakelinstallaties met SF₆

Uitsluitend SF₆-vrije kasten gebruiken was tot nog toe lastig, wegens het beperkte aanbod in het middenspanningsegment. Tekenend is het feit dat Siemens, dat ook een deel van de Europese aanbesteding van Stedin in de wacht sleepte, schakelinstallaties levert die nog wel het ‘superbroeikasgas’ bevatten. Hoe kan dat nou?

Blue-GIS

“Schakelinstallaties worden op véél meer punten beoordeeld dan alleen op prijs en de aanwezigheid van SF₆”, reageert Ruud Donker van Siemens droogjes. “Het draaide bij deze aanbesteding zéker niet alleen om wel of niet SF₆.” Het neemt niet weg dat zijn bedrijf zich begin deze maand een volwaardig ‘Blue-GIS’ middenspanningsalternatief presenteerde. Daarmee lijkt SF₆ in het middenspanningsgebied zijn langste tijd te hebben gehad, althans in nieuwbouwtoepassingen. Terecht, of is het gevaar van het gas misschien wat overdreven?

Trafohuisje wordt trafovilla

Zwavelhexafluoridegas is een geweldige isolator tussen twee spanningvoerende delen en is daarom in veel elektrische installaties te vinden. Zonder het gas moet je een afstand van 1 centimeter per kilovolt aanhouden – 24 centimeter dus bij 24kV spanning. Op die manier wordt een trafohuisje al gauw een trafovilla. Terwijl een paar centimeter SF6-gas met gemak voorkomt dat een vonk overspringt. Klinkt dus als een perfecte oplossing, omdat het een inert, stabiel en niet-giftig gas is. Het is bovendien zeer voordelig ten opzichte van andere oplossingen.

Potentiële impact op broeikaseffect

[intermezzo:4]De potentiële impact op het broeikaseffect is het enige echte nadeel. Gelukkig komt het gas niet zomaar vrij, want het zit opgesloten in hermetisch dichtgelaste roestvrijstalen trommels bij gebruik in schakelinstallaties en windmolens. “Maar toch is het hoog tijd om SF₆ volledig uit te bannen in de elektrotechniek, want er zijn goede alternatieven”, zegt Frits Besseling van Eaton. “Niet voor niets is het verder in alles verboden. In tennisballen, schoenen en caravanbanden mag het allang niet meer van de Europese Unie.”

Alternatieven SF₆

Eaton heeft al zestig jaar een alternatieve isolator: giethars. Is dat geen verouderde techniek, zoals sommige concurrenten beweren? Nee, zegt Besseling. “Niet voor niets zijn de kabelaansluitconussen van SF₆-geisoleerde installaties van onze concurrenten ook vaak uitgevoerd in giethars.” In 2002 voegde het bedrijf een interessantere innovatie toe: de Xiria. Dit systeem gebruikt droge lucht om te isoleren en een vacuümonderbreker om te schakelen. Xiria kan meer dan 5.000 keer schakelen en is daarom ook geschikt voor toepassingen waarbij de schakelaar meerdere keren per dag omgaat, zoals bij wind- en zonneparken.

Pleidooi voor totaalverbod

Al jaren pleit Eaton in Nederland daarom voor een totaalverbod op het nog altijd veelgebruikte SF₆: de alternatieven zijn er toch? Die komen overigens niet alleen van Eaton. Schneider Electric heeft de Premset als alternatief voor het middenspanningsgebied. Dit systeem gebruikt een geaarde en afgeschermde kunststofisolatie – het Shielded Solid Isolatie Systeem (2SIS) – om spanningvoerende delen te beschermen.

(Tekst gaat verder onder kader.)

Giftige bijproducten

Goed, er zijn dus alternatieven, maar is een totaalverbod op SF₆ niet een beetje overdreven? Als het veilig weggewerkt is in luchtdicht gesloten compartimenten kan het toch geen kwaad? Klopt, maar het fungeert soms ook als blusmiddel in lastschakelaars, zegt Besseling. “En bij verhitting kunnen giftige bijproducten ontstaan. H2F10 bijvoorbeeld, of HF. Als dat vrijkomt moeten er mannen in witte pakken komen om het op te ruimen.” Aangezien middenspanninginstallaties vooral in woonwijken staan, moet je het gas er daarom uit weren, vindt hij.

‘Bangmakerij’

Dat is bangmakerij, reageert Donker. Voor systemen van Siemens gaat het verhaal sowieso niet op, omdat deze schakelen met een vacuümbuis. De vlamboog wordt dus niet gedoofd met SF₆. Bovendien ontwikkelen zich alleen giftige gassen bij zeer hoge temperaturen. Er komen wel eens gevaarlijke gassen vrij bij brand in een transformatorhuisje. “Maar dat komt door kunststof behuizingen zoals sommige van onze concurrenten gebruiken”, zegt Donker. “Daarom mijdt Siemens kunststof zo veel mogelijk. Het is trouwens ook storingsgevoelig.”

‘Onverslaanbaar als isolator’

[intermezzo:2]Is er dan sprake van stemmingmakerij tegen SF₆? “Absoluut, het is een hetze”, zegt Donker. “SF₆ is een heel mooi, veilig medium en eigenlijk onverslaanbaar als isolator. De CO₂ footprint ervan is laag als je het gebruikt in een hermetisch gesloten systeem.”
Donker zet zijn vraagtekens bij “de lobby van Eaton” voor het uitbannen van SF6 in Nederland. “In andere landen passen ze het gewoon toe en prijzen ze het zelfs aan als een geweldig middel.”
Waarom zou Eaton voor een verbod lobbyen? Donker: “Waarschijnlijk omdat zij tot voor kort de enige waren met een alternatief systeem voor het middenspanningsgebied.”

Ballonnetjes lachgas

Desondanks presenteert Siemens nu dus zelf nieuwe SF₆-vrije Clean Air-schakelapparatuur voor toepassingen tot 24 kV. Het betreft een uitbreiding op het bestaande Blue GIS-portfolio. Bij dit type schakelinstallatie dooft een vacuümbuis de vlamboog en wordt een luchtmengsel gebruikt als isolatie.
Siemens Gamesa gebruikt Clean Air technologie al langer, namelijk in zijn offshore windinstallaties. Dat is interessant, want over SF₆ in windturbines ontstond een half jaar geleden nog een relletje toen De Telegraaf beweerde dat windenergie bijdraagt aan het broeikaseffect. Uiteindelijk bleek uit onderzoek van WindEurope dat alle 100.000 windturbines in Europa samen zo’n 150 kilo SF₆ hebben verloren in de afgelopen zes jaar. Om het in perspectief te plaatsen: de honderdduizend windturbines samen besparen in één jaar 255 miljoen ton aan CO₂ door 336TWh aan groene stroom op te wekken. De lekkage van SF₆ vormt dus omgerekend 0,001%, van de vermeden CO₂-uitstoot. “Dat is ongeveer net zo veel als wat alle ballonnetjes lachgas in een weekend in Amsterdam veroorzaken”, gniffelt Rob Kuilboer van Siemens Gamesa.

Alle fluoridegassen verbieden?

Het nieuwe systeem van Siemens voor 24 kV toepassingen heeft dezelfde compacte afmetingen, betrouwbaarheid en levensduur als gasgeïsoleerde schakelapparatuur. Maar het is wel duurder, zegt Donker. “Oplossingen zonder SF₆ zijn onvermijdelijk duurder. Wie met een groene mond spreekt zal er ook voor moeten betalen.” Besseling bestrijdt dat. “De operationele kosten zijn juist lager, want je hoeft ze aan het einde van hun levensduur niet door mannen met witte pakken uit elkaar te laten halen.”
[intermezzo:1]Siemens verwacht een stapsgewijze uitfasering van SF₆, maar een totaalverbod is voorlopig onmogelijk, stelt Donker. Want voor het middenspanningsgebied tussen 24 kV en 50 kV bestaan op dit moment nog geen volwaardige en betaalbare alternatieven. “Bij een totaalverbod zou je feitelijk alle fluoridegassen moeten verbieden. En dan vallen alle warmtepompen ook uit, want daar zitten ook F-gassen in.” Er zijn wel alternatieve gassen ontwikkeld, zoals fluormytyl, maar die zijn zeer giftig.

Alles bij het oude

Bestaande middenspanningsinstallaties die SF₆ bevatten blijven voorlopig ongemoeid, zo is de verwachting. Vroegtijdige vervanging zou een dure grap worden, zegt De Lange van Stedin. Van de 22.000 schakelaars die de netbeheerder bezit voor het middenspanningsgebied bevatten er zo’n vierduizend SF₆. “Als ze aan het eind van hun levensduur zijn, vervangen we ze”, zegt De Lange. “Maar die dingen gaan lang mee.”
[intermezzo:3]Collega-netbeheerder Enexis denkt dat een SF₆-vrij beleid nog wel even op zich zal laten wachten. “De alternatieven voldoen nog niet over de hele linie aan onze eisen wat betreft veiligheid, betaalbaarheid en betrouwbaarheid”, laat woordvoerder Tim van Ham van Enexis weten. “Maar we volgen de ontwikkelingen op de voet.”

Lobby tegen SF₆?

Wat vindt Besseling eigenlijk van de beschuldiging dat Eaton een lobby voert tegen SF₆? “Er is juist een hele grote lobby van collega-fabrikanten om alles bij het oude te laten. En dat terwijl er al sinds de jaren zeventig uitstekende alternatieven zijn”, zegt Besseling. “Gelukkig wordt het minder, want ook branchevereniging T&D Europe stevent nu af op een verbod. Goed zo, want het is rotzooi.”

Uitstoot fluorgassen in 2030 tweederde lager

De EU wil dat de uitstoot van fluorgassen in 2030 tweederde lager is dan in 2010. Maar Besseling verwacht dat de ‘green deal’ van eurocommissaris Frans Timmermans het einde van SF₆ in middenspanningsinstallaties zal bespoedigen. Rob Kuilboer van Siemens Gamesa haalt er de schouders over op. “Ik denk dat we beter alle CO₂-uitstoot kunnen verbieden dan dat we ons druk gaan maken over iets dat een detail is in het klimaatverhaal.”

Leestip: Hoe gevaarlijk is SF6?

SF₆en hoogspanning

Een ban op SF₆ in het hoogspanningsgebied is veel verder weg dan in het middenspanningsgebied. Toch is ook hier beweging te zien.

Stedin was vorig jaar in Nederland de eerste netbeheerder die een schakelinstallatie zonder SF₆-gas kocht voor het hoogspanningsnet. Deze is geplaatst in een 50.000 volt verdeelstation in Middelharnis en werd geleverd door General Electric. GE wil in 2025 voor alle belangrijke hoogspanningsniveaus een SF₆ vrije oplossing hebben. Ze investeert daarvoor de komende jaren tientallen miljoenen euro’s. De EU draagt met een subsidie van € 2,2 miljoen vanuit het LIFE financieringsprogramma bij aan het grootschalige onderzoeksprogramma. GE werkt daarbij samen met diverse Europese universiteiten en onderzoeksinstellingen. Het moet in 2022 ’s werelds eerste SF₆-vrije vermogensschakelaar voor gasgeïsoleerde hoogspanningsstations van 420 kV opleveren.

Green Gas for Grid

GE is met zijn Green Gas for Grid (‘ g³’) nu al marktleider in SF₆-vrije hoogspanningsoplossingen. G³-producten hebben dezelfde compacte afmetingen als SF₆-producten, maar zorgen voor een vermindering van ruim 99 procent aan CO₂-equivalent. Ze gebruiken overigens behalve kooldioxide en zuurstof wel het giftige fluoronitrile (Novec).

Belangrijke gasgeïsoleerde hoogspanningscomponenten zoals scheiders, aarders en spanningstransformatoren kunnen ook van g³-technologie gebruik maken. Nutsbedrijven in diverse Europese landen maken er al gebruik van in hun hoogspanningsnet.