Kasvihuonekaasupäästöt alas myös suurjännitelaitteistoissa

Taistelussa ilmastokriisin hillitsemiseksi ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi verkkoyhtiöiden on tarkasteltava energia-arvoketjun kaikkia osia. Mullistava edistysaskel poistaa rikkiheksafluoridin (SF₆) käytön suurjännitelaitteistoissa.

Kansainvälinen energiajärjestö IEA (International Energy Agency) julkaisi hiljattain suunnitelmansa nollapäästöjen saavuttamiseksi keskittymällä hiilidioksidipäästöihin (CO₂), joka on pääasiallinen kasvihuonekaasu ilmastonmuutoksen taustalla. Suunnitelmassa korostetaan sitä, että reitti hiilidioksidipäästöttömyyteen vuoteen 2050 mennessä on olemassa, mutta se vaatii välittömiä toimia kaikilla aloilla - mukaan lukien rakennukset, teollisuus, liikenne ja sähkö.

Sähköala on johtanut kehitystä hiilestä irtautumiseksi ja matkaa kohti hiilineutraaliutta. Sähköistys on avainasemassa fossiilisten polttoaineiden käytön välttämiseksi lämmityksessä ja liikenteessä. Päästöttömän sähköistyksen edistäminen edellyttää sähköntuotannon kasvua pääasiassa uusiutuvien energialähteiden, kuten tuulen ja aurinkoenergian avulla.

”Vaikka hiilidioksidipäästöttömyyden edistäminen sähköntuotannossa on usein toimenpiteiden painopisteenä, alan on myös tutkittava sitä, miten sähkön siirto ja jakelu voivat myötävaikuttaa kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen”, myyntipäällikkö Pertti Välimaa Hitachi ABB Power Gridsistä sanoo.

Hitachi ABB Power Grids on jo pitkään ollut alan tutkimuksen ja kehityksen kärjessä ja myös tunnistanut sähkön jakelun ja siirron roolin energiamurroksessa. Sähköverkkojen koko kasvaa, koska verkkoon liitetään yhä enemmän tuuli- ja aurinkoenergiaa ja tämänkaltaista uusiutuvaa tuotantoa rakennetaan tyypillisesti syrjäisille seuduille. Tuulipuiston tuottama sähkö kulkee keskimäärin viisinkertaisen matkan tuotannosta käyttäjälle verrattuna perinteiseen sähköntuotantoon, jossa voimalaitos saattaa olla lähellä kaupunkia. Suurempi etäisyys tarkoittaa, että sähkön on kuljettava useampien sähköasemien läpi, minkä vuoksi jokaisella sähköasemalla on oltava korkeampi käytettävyys.

”Sähköasemien rooli puhtaan, ympäristömyönteisen kehityksen tukemisessa on tällä hetkellä yksi Hitachi ABB Power Gridsin tärkeimmistä kehitysalueista - eikä pelkästään sen vuoksi, että sähköverkkojen laajuutta on uusiutuvan tuotannon lisääntyessä tarvetta kasvattaa”, Välimaa sanoo.

SF_6-kaasun sijaan fluorinitriilipohjainen standardiratkaisu

Siitä lähtien, kun SF₆ otettiin käyttöön 1950-luvulla, se on ollut suurjännitteisten sähkölaitteiden ensisijainen eristys- ja kytkentäkaasu ylivoimaisten ominaisuuksiensa ​​vuoksi. Sen käytöllä on kuitenkin ympäristövaikutuksia. SF₆ on noin 23 000-kertaisesti voimakkaampi kasvihuonekaasu kuin hiilidioksidi ja säilyy maapallon ilmakehässä 3 200 vuotta. Vaikka vuoto laitteiden valmistuksen ja elinkaaren aikana on hyvin pientä, tavoitteena on korvata SF₆ siellä missä se on mahdollista. SF_6-kaasun osuus maailman lämpötilan noususta on alle 0,01°C.

”Olemme jo vuodesta 2010 lähtien ottaneet tuotevalikoimissamme käyttöön ekotehokkaita vaihtoehtoja  SF₆-kaasulle ja toimimme edelläkävijänä maailman ensimmäisissä suurjännitteisissä ekotehokkaissa kytkinlaitteissa vaihtoehtona SF₆:lle.”

Fluorinitriilipohjaisen eristeen kehitystyö on johtanut uraauurtavaan ratkaisuun, joka nopeuttaa siirtymistä SF₆-kaasuvapaaseen energiajärjestelmään. Ratkaisussa hyödynnetään kaasuseosta, joka on tehokas eristämisessä ja kytkennässä ja yli sata kertaa vähemmän haitallinen ilmaston lämpenemisen näkökulmasta. Tästä kaasuseoksesta odotetaan tulevan alan vakioratkaisu kaasueristeisissä kytkinlaitteissa (GIS), DTB-katkaisijoissa ja hybridikojeistoissa.

Hitachi ABB Power Grids on ollut keskeinen toimija tämän innovaation kehitystyössä ja hyödyntää nyt vuosikymmenien kokemustaan ​​ja asiantuntemustaan ​​suunnittellakseen ja kehittääkseen uutta suurjännitekojeistovalikoimaa, joka hyödyntää fluorinitriili/CO2 /O2-kaasuseosta. Huhtikuun 2021 lopulla lanseerattu uusi ekotehokas tuotemerkki EconiQ^™ vähentää SF₆-kaasuun liittyviä hiilidioksidipäästöjä 99 prosentilla.

”Suunnitelmana on korvata SF₆ sekä katkaisijoissa että koko suurjännitekojeistotarjoamassa. 145 kilovoltin (kV) GIS sekä LTA-katkaisija ovat jo saatavilla, ja tuotevalikoimaa laajennetaan korkeimpaan jännitetasoon vastaamaan useiden vuosikymmenien aikana rakennettua SF₆-tuotevalikoimaa”, Välimaa kertoo.

SF₆-kaasua käyttävä GIS on noin 20 kertaa pienempi kooltaan kuin AIS (ilmaeristetty sähköasema). GIS asennetaan usein sisätiloihin ja paikkoihin, joissa tilankäyttö on ratkaisevaa, kuten merituulipuistojen sähköasemat tai kaupunkialueet. Uutta kaasua käyttävällä GIS:llä on siis oltava vastaava pieni tilantarve. Kaikki GIS:n sisäosat ja ennen kaikkea katkaisija on vaihdettava uuden kaasun vaatimuksiin soveltuvaksi. Tämä edellyttää jatkuvaa kehitystyötä, koska korkeammat jännitteet edellyttävät suurempaa kaasutilavuutta ja kovempaa katkaisijan liikettä. Uuden kaasuratkaisun keskeinen etu on, että se voidaan skaalata samalla tavalla kuin SF₆ säilyttäen samat turvamarginaalit, jotka ovat välttämättömiä luotettavalle suurjännitteiselle sähkönsiirrolle.

Ensimmäisten uutta kaasua käyttävien GIS-toimitusten odotetaan toteutuvan tänä vuonna.

Koska uutta kaasua käytetään GE Renewable Energy’s Grid Solutionsin kanssa solmitun ristilisensointisopimuksen pohjalta, on todennäköistä, että uusi portfolio tulee saamaan alan laajan tuen. Hitachi ABB Power Grids tukee tätä yhteistyöhön perustuvaa lähestymistapaa vastauksena asiakkaiden ja alan tarpeeseen vakioidusta standardiratkaisusta.

”Teknologinen yhteistyö tuottaa selkeitä etuja. Uuden kaasuratkaisun ansiosta sähköyhtiöt pystyvät käyttämään samoja kaasunkäsittelylaitteita, -valvontatunnistimia ja ohjelmia henkilöstön kouluttamiseen. Vakioratkaisun myötä sähköyhtiöiden on helppo siirtyä käyttämään ympäristömyönteisempää kaasua. Aina tulee olemaan tiettyjä sovelluksia, kuten generaattorikatkaisijat, joita energiayhtiöiden ei ole järkevää vaihtaa, mutta vuoteen 2030 mennessä suurin osa Hitachi ABB Power Gridsin uusista GIS-toimituksista tulee sisältämään tätä uutta kaasua”, Välimaa sanoo.

Hitachi ABB Power Gridsin suunnitelma on, että teknologia on käytössä koko valikoimassa ja asiakaskohteissa ennen kuluvan vuosikymmenen loppua.