Zwavelhexafluoride (SF6) wordt veel gebruikt als elektrische isolator en boog-blusgas in apparatuur voor krachtoverbrenging en -distributie. Sinds 1995 is er echter een gestage toename van de atmosferische SF6-concentraties waargenomen, waarbij de emissies zelfs zijn gestegen. Bovendien heeft SF6 een lange levensduur in de atmosfeer, waardoor de klimaateffecten vrijwel onomkeerbaar zijn. Hoewel de atmosferische levensduur van SF6 moeilijk precies in te schatten is, bedraagt deze ongeveer 850 jaar. Daarom roept het gebruik van SF6 zorgen over het milieu op.
Ondanks deze zorgen kan SF6 bij gebrek aan alternatieve technologieën niet onmiddellijk in de energiesector worden verboden. In plaats daarvan zijn maatregelen geïmplementeerd om de SF6-emissies te verminderen. Met de opkomst van steeds meer SF6-vrije alternatieven voor verschillende toepassingen is het echter te voorzien dat SF6-verboden voor specifieke toepassingen in de energiesector in de nabije toekomst zullen worden geïmplementeerd.
Middenspanning
Middenspanningsschakelapparatuur wordt geclassificeerd in primaire en secundaire schakelapparatuur. Primaire schakelapparatuur, geïnstalleerd op het grensvlak tussen hoog-spannings- en midden-spanningsnetwerken, is voornamelijk uitgerust met stroomonderbrekers. Secundaire schakelapparatuur, geïnstalleerd op de interface tussen midden{4}}spannings- en laag-laagspanningsnetwerken, is doorgaans uitgerust met belastingsschakelaars in plaats van stroomonderbrekers. Traditioneel bestaan er lucht-geïsoleerde schakelapparatuur (AIS) en gas-geïsoleerde schakelapparatuur (GIS) in midden-spanningsnetwerken; deze laatste is compacter en onafhankelijk van externe omstandigheden (afgedicht met omgevingslucht). Waar de ruimte het toelaat, kan AIS met vacuümstroomonderbrekers (VCB's) worden geselecteerd. GIS-alternatieven voor middenspanningsdistributie zijn niet alleen te vinden bij alternatieve gassen, maar ook bij vaste (bijv.) en vloeibare isolatie (bijv.) en bij VCB's. Sommige van deze producten zijn al meer dan tien jaar op de markt. Wat alternatieve gassen betreft, zijn kunstmatige lucht bij verhoogde drukken tot 1,4 bar (tot 12 kV) en lucht met C5-PFK bij 1,4 bar (tot 36 kV) verkrijgbaar als producten met vacuümstroomonderbrekers als primaire uitrusting. In secundaire schakelapparatuur is de LBS-functionaliteit nu geïmplementeerd als een eenvoudig contactsysteem ingebed in SF6, dat in staat is de doorgaans nominale nominale stroom van 630 A te onderbreken. Dit had zonder speciale hulp tot nu toe niet kunnen worden bereikt met niet-SF6-gassen, maar kan worden verholpen door middel van vacuümonderbrekingstechnologie. Voor bepaalde marktsegmenten van primaire en secundaire middenspanningsschakelapparatuur zijn SF6-vrije oplossingen ontwikkeld en als producten aangeboden. Hoewel het uitbreiden van sommige oplossingen naar hogere nominale spannings- of stroomniveaus technisch moeilijker is (bijvoorbeeld de thermische koelingsuitdagingen van vaste isolatie), is er geen technische reden waarom SF6-vrije oplossingen niet voor alle toepassingen kunnen worden ontwikkeld. Natuurlijk is het aanbieden van nieuwe producten in kleinere marktsegmenten een economische uitdaging, maar dit kan niet dienen als een solide argument voor het vervangen van SF6 in middenspanningsapparatuur. Gebruikers moeten flexibel zijn in de indeling van hun onderstations en de voordelen van de aanschaf van SF6-vrije apparatuur vergelijken met de voordelen van het accepteren van alleen traditionele indelingen en configuraties. Regelgeving kan de transitie vanuit economisch oogpunt ondersteunen, aangezien technologie van tientallen jaren geleden waarschijnlijk goedkoper is.
Hoogspanning
AIS op hoogspanning is (vrijwel) uitsluitend bedoeld voor buitentoepassingen vanwege extreme verschillen in maatvereisten. Op CO2--gebaseerde alternatieve stroomonderbrekers zijn op de markt verkrijgbaar tot 145 kV en 40 kA. Het gebruik van niet-gasisolatie en schakelmedia in hoog-spanningsschakelaars is een grotere uitdaging dan in midden-spanningsschakelaars. Er bestaan solide-geïsoleerde hoog-hoogspanningskabels, maar extrusieprocessen kunnen niet worden gebruikt in het ontwerp van hoog-schakelapparatuur. Papieren olie-isolatie-wordt gebruikt in hoogspanningskabels, hoogspanningslijnen en transformatoren, maar het is onwaarschijnlijk dat dit in hoogspanningsschakelapparatuur wordt gebruikt. Daarom wordt isolatie alleen overwogen bij gasgeïsoleerde ontwerpen, en bij het overstappen wordt rekening gehouden met gas- en vacuümtechnologieën. Het belangrijkste marktsegment voor HV GIS bestaat uit spanningsniveaus tot 145/170 kV, en dit is waar grote fabrikanten zich als eerste op richten. Er zijn verschillende technische oplossingen in de handel verkrijgbaar: perslucht met VCB, lucht gecombineerd met C5-PFK en CO2/O2 gecombineerd met C4-PFN. Voor al deze oplossingen zijn er initiële installaties, maar de ontwikkeling gaat door. Er is de ontwikkeling aangekondigd van op C4-PFN-gebaseerde oplossingen, die tegen 2022 420 kV zullen bereiken. Er is een twee-renovatie in twee-stappen van 380 kV SF6-substations met op C5-PFK-gebaseerde oplossingen aangekondigd, met plannen om de substations tegen 2026 volledig SF6-vrij te maken. Er zijn geen technische redenen bekend die erop wijzen dat het theoretisch onmogelijk is om de substations te ontwikkelen SF6-vrije oplossingen voor alle hoogspanningsniveaus. Het ontwikkelen van SF6-vrije substations is veel moeilijker dan het ontwikkelen van middenspanningsschakelaars, maar betrouwbare regelgeving hier kan de transitie naar SF6-vrije substations economisch ondersteunen en versnellen. Vanuit het perspectief van de gebruiker is een heroverweging nodig; niet alle fabrikanten geven de voorkeur aan één enkele optimale oplossing (in tegenstelling tot SF6). Afhankelijk van de weging van verschillende selectiecriteria (grootte, minimale omgevingstemperatuur, aardopwarmingsvermogen, afwezigheid van F-gas, gemak van gasverwerking, enz.), zullen verschillende technologische oplossingen de voorkeur krijgen, en deze kunnen zelfs parallel functioneren.
