La energía eólica y eléctrica buscan limpiar el gas de efecto invernadero SF6

Dec 23, 2023

Las emisiones anuales del superdestructivo gas de efecto invernadero hexafluoruro de azufre (SF6) equivalen a las emisiones anuales de dióxido de carbono CO2 de la asombrosa cifra de 100 millones de automóviles.

Así lo afirma el desarrollador alemán de aparamenta eléctrica con aislamiento de gas, Nuventura.

Es una de varias empresas destacadas de sistemas de energía, como GE, Mitsubishi y Siemens, que ahora buscan reemplazos viables para este gas sintético increíblemente destructivo para el medio ambiente que se utiliza en todo el mundo en sistemas de generación de energía tanto en tierra como en alta mar.

En 1997, el protocolo de Kioto identificó al SF6 como uno de los seis principales gases de efecto invernadero (GEI). No sin una buena razón: el SF6 es el GEI más potente conocido por la humanidad, con un potencial de calentamiento 23.900 veces mayor que el del dióxido de carbono (CO2) y una residencia atmosférica de hasta 3.200 años.

El problema surgió recientemente cuando EV reveló que el parque eólico marino Seagreen frente a Escocia había experimentado una liberación de gas durante la construcción.

El SF6 se inventó hace un siglo en Francia y la industria energética comenzó a adoptarlo en gran medida a partir de los años cincuenta. Incluso se utiliza en miles de turbinas eólicas instaladas en el Mar del Norte, especialmente en el sector del Reino Unido.

Europa fue la cuna del SF6 y ahora, liderada a través de la UE, se ha convertido en el epicentro de la lucha para eliminar el SF6 de la generación de energía, impulsada fundamentalmente por la crisis climática.

La UE está marcando el ritmo. Bruselas exige una reducción general de las emisiones de gases fluorados o gases fluorados (incluido el SF6) en dos tercios para 2030 en comparación con los niveles de 2014.

Aparentemente ya se han logrado avances considerables en la eliminación del uso de SF6, pero la generación de energía está exenta. Sin embargo, ya se han quitado los guantes.

El mundialmente famoso Instituto Baker dijo en un comentario de marzo de 2021 que la concentración atmosférica del gas ha aumentado rápidamente en los últimos años y que el seguimiento de las concentraciones de SF6 comenzó en 2015 y, en la superficie, las cifras parecen inocuas, pero al Baker le preocupa que Las estimaciones actuales están muy alejadas.

"Aunque se espera que los socios de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) informen sobre sus emisiones de GEI, países como China, India y Corea del Sur no han informado sobre emisiones de SF6", afirma Baker, que calcula que China por sí sola puede ser la responsable del 36% de las emisiones globales de SF6.

Sin embargo, como registra la investigación de Nuventura, si bien no existen regulaciones sobre SF6 en el este de Asia que se centren directamente en los operadores de transmisión y distribución, existen otros programas, incluso en China.

Si bien su Segundo Informe Bienal de Actualización sobre el Cambio Climático (pub. 1918) dice poco sobre las emisiones de SF6, Nuventura dice que los chinos están considerando nuevas regulaciones/estándares para reducir el uso y las emisiones de SF6. A finales del año pasado se creó un grupo de trabajo con esta misión: control, eliminación y sustitución.

Volviendo a Baker, que advierte: “Incluso países desarrollados como Estados Unidos y el Reino Unido pueden estar subestimando enormemente su producción”.

De hecho, tratar de determinar cifras significativas para el uso de SF6 en la generación de energía en el mercado interno ha demostrado ser una búsqueda inútil y el autor renunció a intentar darle sentido al Inventario de Gases de Efecto Invernadero del Reino Unido, Informe Anual de 1990 a 2020 publicado anteriormente. de este año, compilado en nombre del BEIS para la Dirección de Ciencia e Innovación para el Clima y Energía (SICE), por Ricardo Energía & Medio Ambiente.

No es de extrañar que sea tan difícil comprender la realidad del SF6; ni siquiera en la energía eólica marina de moda hay claridad, como se expone en un análisis de mayo de 2021 realizado por Esben Holst y el Dr. Kristjan Jespersen, de la Escuela de Negocios de Copenhague.

"Basta con investigar un poco sobre los actores de la energía eólica marina para descubrir métodos divergentes de conversión de SF6 en equivalentes de CO2 (CO2e)", advierten.

"Las metodologías de informes de emisiones de GEI (gases de efecto invernadero) de los líderes de la industria utilizan diferentes factores de emisión para convertir SF6 en CO2e".

En el sector danés, Vattenfall ilustra un ejemplo de subnotificación en su informe de sostenibilidad de 2019, afirmando que el SF6 es 15.000 veces más potente que el CO2. Pero el factor de emisiones dado por el Protocolo de Gases de Efecto Invernadero es 23.500. Ørsted utiliza correctamente el factor de emisiones del GGP para el gas en su informe ESG de 2019.

Esto plantea la pregunta de cuáles son las variaciones en todo el Mar del Norte.

"Es vital que comprendamos que el SF6 es tan perjudicial para luchar contra el cambio climático más allá de 2100 que no tiene cabida en los modelos de negocio sostenibles actuales", dicen Holst y Jespersen.

“Incluso si las emisiones de CO2 se reducen de acuerdo con los objetivos del Acuerdo de París para 2100, informar en un período de 100 años no salvará un planeta que tiene miles de millones de años.

“Los informes de GEI deben estar mejor regulados y examinados para lograr una transición energética verdaderamente verde. Liberar un gas que cause daños irreversibles no puede ser una compensación aceptable para una transición “verde” a corto plazo.

“Si bien la mayoría de los informes de las empresas afirman que no existen alternativas, esto no es cierto. Por ello es obligatorio instalar equipos libres de SF6.

“Una transición verde va más allá de 2100, pero una regulación deficiente permite a las empresas de energía presentar favorablemente el SF6-CO2e mediante el uso de factores de emisión más bajos.

"Los actores de la energía eólica marina no han proporcionado informes comparables, responsables y transparentes, lo que indica que se necesitan regulaciones más estrictas sobre los informes de GEI".

Inventario de gases de efecto invernadero del Reino Unido, 1990 a 2020 Afirmaciones anuales: “Actualmente, no existen tecnologías alternativas maduras al uso de SF6, aunque se están probando algunos fluidos aislantes nuevos que pueden volverse comercialmente viables durante los próximos años”.

Sin embargo, admite que desde la introducción del Reglamento de gases fluorados de la UE en 2006, la industria eléctrica del Reino Unido ha realizado importantes esfuerzos para controlar y reducir el consumo de SF6.

La afirmación de que no existen tecnologías alternativas maduras parece inexacta.

Según Stephen Gibbs, director de marketing de productos para soluciones de distribución de ABB Reino Unido: “Afortunadamente, los avances en ciencia e ingeniería ofrecen ahora alternativas competitivas sin SF6. La aceptación de aparamenta ecoeficiente ha sido prometedora a medida que las empresas de servicios públicos globales se esfuerzan por reducir las emisiones relacionadas con las fugas de SF6.

“Un buen ejemplo es Northern Powergrid. La empresa de servicios públicos adoptó dos variantes de aparamenta en las subestaciones del condado de Durham, las cuales utilizan alternativas al gas SF6 para reducir el impacto ambiental”, afirmó en agosto.

“Según un alto ejecutivo de Northern Powergrid, la empresa de servicios públicos ya ha reducido las fugas de SF6 en un 23%, y el proyecto piloto desempeñará un papel importante, ya que la empresa de servicios públicos pretende reducirlas en un 15% adicional para 2028.

“Del mismo modo, UK Power Networks se compromete a reducir su huella de carbono en un 2 % cada año y a limitar las fugas de SF6 a menos del 0,2 %. Para cumplir estos objetivos, planeó reemplazar el tablero de distribución de sus instalaciones de Dartford con diseños que utilicen alternativas libres de SF6”.

La compañía presentó AirPlus, su tecnología pionera de mezcla de gases sin SF6 en aparamenta de media tensión, en 2015, y con una patente abierta puso esta tecnología a disposición de todos, apoyando aún más la eliminación acelerada de este gas de efecto invernadero.

Con esto, aparentemente ABB fue el primero en ofrecer una alternativa de gas ecológico a los clientes y la cartera de ecoGIS es la más completa de la industria y cubre toda la gama hasta 40,5 kV.

En abril de 2021, GE y Hitachi ABB firmaron un acuerdo de licencia cruzada para reemplazar el SF6 con una mezcla de gases benignos a base de fluoronitrilo que se utilizará como aislante para equipos eléctricos de alto voltaje (HV) y para interruptores.

Se dice que el acuerdo para cambiar al llamado gas a base de fluoronitrilo g3 de GE reduce "significativamente" el impacto ambiental de los sistemas HV en comparación con el SF6.

Y en el Reino Unido, por ejemplo, National Grid y la Universidad de Manchester anunciaron el 1 de noviembre un proyecto de cuatro años y 1,9 millones de libras esterlinas para determinar cómo National Grid puede desarrollar una solución de retrollenado que permita sustituir el SF6 por una alternativa más respetuosa con el medio ambiente sin tener que para reemplazar o modificar su enorme flota de sistemas de aparamenta en Inglaterra y Gales.

En cuanto a la energía eólica marina, en 2018-19 el grupo alemán Siemens acordó suministrar a la empresa conjunta Siemens Gamesa 102 equipos de distribución de alta tensión (GIS) 8VM1 aislados con gas y libres de SF6 para el parque eólico marino Anglia One de 714 MW del sector británico (ScottishPower Renewables). ).

La aparamenta fue diseñada para proteger cada aerogenerador individualmente contra sobrecargas y cortocircuitos y permitir el suministro de electricidad de forma fiable y sin interrupciones.

Desarrollado para parques eólicos, el 8VM1 de la cartera GIS azul de Siemens funciona con tecnología de interruptor de vacío y con aire limpio en lugar de SF6 como medio aislante.

East Anglia One comenzó a generar en julio de 2020.

Siemens Gamesa se compromete a eliminar el SF6 lo antes posible y a más tardar en 2030.

"Estamos trabajando estrechamente con nuestra cadena de suministro y ya hemos logrado avances significativos", dijo el mes pasado el director de operaciones de Siemens Gamesa, Tim Dawidowsky, en un comentario de Siemens.

“Instalamos nuestras primeras turbinas con aparamenta sin SF6 hace más de cinco años y hemos instalado cientos de estas unidades utilizando una solución de aire limpio sin riesgo de calentamiento global.

"Ya no utilizamos aparamenta de SF6 en ninguna de nuestras nuevas unidades marinas y queremos esta opción con bajo potencial de calentamiento global para toda nuestra cartera".

Las turbinas marinas de alto voltaje son un primer paso importante; pero Siemens admite que el segmento de media tensión, utilizado principalmente en tierra, ha resultado ser más desafiante ya que actualmente no existe una alternativa libre de SF6 para el rango de voltaje y el tamaño requerido aquí.

"Siemens Gamesa está colaborando proactivamente con nuestros proveedores para resolver este desafío y pretende tener la primera versión de un cuadro sin SF6 para las aplicaciones de media tensión utilizadas en las turbinas eólicas terrestres de Siemens Gamesa a mediados de la década de 2020", afirma Dawidowsky.

El grupo alemán es miembro de la recién formada Switching Gears for Net Zero Alliance, que también incluye a Mitsubishi Electroc, Nuventura, Schneider, la filial Siemens Energy y Toshiba.

Colectivamente ven a Europa como líder en la búsqueda del reemplazo del SF6.

“Hemos sido implacables en nuestra búsqueda de nuevas tecnologías basadas en Gases de Origen Natural”, afirman.

“Ahora hay muchas aplicaciones disponibles y probadas con éxito en funcionamiento. Cerraremos las brechas restantes de la cartera de acuerdo con los tiempos de transición propuestos descritos en el Reglamento sobre gases fluorados. Las redes eléctricas pueden y deben estar libres de gases fluorados”.