L'esafluoruro di zolfo (SF6) è ampiamente utilizzato come isolante elettrico e gas di estinzione dell'arco-nelle apparecchiature di trasmissione e distribuzione di energia. Tuttavia, a partire dal 1995, è stato osservato un aumento costante delle concentrazioni atmosferiche di SF6, con emissioni addirittura in aumento. Inoltre, l’SF6 ha una lunga vita atmosferica, rendendo i suoi effetti climatici quasi irreversibili. Sebbene la durata atmosferica dell’SF6 sia difficile da stimare con precisione, è di circa 850 anni. Pertanto, l’uso dell’SF6 solleva preoccupazioni ambientali.
Nonostante queste preoccupazioni, l’SF6 non può essere immediatamente bandito nel settore energetico in assenza di tecnologie alternative. Sono state invece implementate misure per ridurre le emissioni di SF6. Tuttavia, con l’emergere di sempre più alternative prive di SF6 per varie applicazioni, è prevedibile che nel prossimo futuro verranno implementati divieti di SF6 per applicazioni specifiche nel settore energetico.
Media tensione
I quadri di media tensione sono classificati in quadri primari e secondari. I quadri primari, installati all'interfaccia tra le reti ad alta-e media-tensione, sono principalmente dotati di interruttori automatici. I quadri secondari, installati all'interfaccia tra le reti a media-tensione e a bassa-tensione, sono generalmente dotati di interruttori di carico anziché di interruttori automatici. Tradizionalmente, nelle reti di media-tensione esistono quadri isolati in aria-(AIS) e quadri isolati in gas-(GIS); quest'ultimo è più compatto e indipendente dalle condizioni esterne (sigillato all'aria ambiente). Laddove lo spazio lo consente, è possibile selezionare AIS con interruttori automatici in vuoto (VCB). Le alternative GIS per la distribuzione di media-tensione possono essere trovate non solo con gas alternativi ma anche con isolamenti solidi (ad esempio) e liquidi (ad esempio) nonché VCB. Alcuni di questi prodotti sono sul mercato da oltre un decennio. Per quanto riguarda i gas alternativi, l'aria artificiale a pressioni elevate fino a 1,4 bar (fino a 12 kV) e l'aria con C5-PFK a 1,4 bar (fino a 36 kV) sono disponibili come prodotti con interruttori automatici in vuoto come attrezzatura primaria. Nei quadri secondari, la funzionalità LBS è ora implementata come un semplice sistema di contatti incorporato in SF6, in grado di interrompere la corrente nominale tipicamente nominale di 630 A. Finora questo risultato, senza un'assistenza speciale, non sarebbe stato possibile con gas diversi da-SF6, ma può essere risolto attraverso la tecnologia di interruzione del vuoto. Per alcuni segmenti di mercato dei quadri primari e secondari di media tensione sono state sviluppate soluzioni esenti da SF6 che vengono offerte come prodotti. Sebbene estendere alcune soluzioni a livelli di tensione o corrente nominale più elevati sia tecnicamente più difficile (ad esempio, le sfide del raffreddamento termico dell'isolamento solido), non vi è alcuna ragione tecnica per cui non si possano sviluppare soluzioni prive di SF6 per tutte le applicazioni. Naturalmente, offrire nuovi prodotti in segmenti di mercato più piccoli rappresenta una sfida economica, ma ciò non può costituire un valido argomento per sostituire l’SF6 nelle apparecchiature MT. Gli utenti dovrebbero essere flessibili nella disposizione della propria sottostazione e confrontare i vantaggi derivanti dall’acquisto di apparecchiature prive di SF6 con quelli derivanti dall’accettare solo layout e configurazioni tradizionali. Le normative possono supportare la transizione su un piano economico, poiché la tecnologia di decenni fa è probabilmente più economica.
Alta tensione
L'AIS in alta tensione è (quasi) esclusivamente per applicazioni esterne a causa delle differenze estreme nei requisiti dimensionali. Sul mercato sono disponibili interruttori automatici alternativi basati su "CO2"- fino a 145 kV e 40 kA. L'utilizzo di materiali di isolamento e di commutazione non-gas nei quadri di alta-tensione è più impegnativo che nei quadri di media-tensione. Esistono cavi ad alta tensione-isolati in modo solido, ma i processi di estrusione non possono essere utilizzati nella progettazione di quadri ad alta-tensione. L'isolamento in carta-olio viene utilizzato nei cavi ad alta tensione, nelle linee elettriche e nei trasformatori, ma è improbabile che venga utilizzato nei quadri ad alta tensione. Pertanto, l'isolamento viene considerato solo nei progetti con isolamento in gas-e la commutazione considera le tecnologie del gas e del vuoto. Il principale segmento di mercato per i GIS HV è rappresentato dai livelli di tensione fino a 145/170 kV, che è il segmento a cui si rivolgono per primi i principali produttori. Sono disponibili in commercio diverse soluzioni tecniche: aria compressa con VCB, aria combinata con C5-PFK e CO2/O2 combinata con C4-PFN. Per tutte queste soluzioni esistono installazioni iniziali, ma lo sviluppo continua. È stato annunciato lo sviluppo di soluzioni basate su C4-PFN-, che raggiungeranno i 420 kV entro il 2022. È stato annunciato un retrofit in due-fasi delle sottostazioni SF6 da 380 kV con soluzioni basate su C5-PFK, con l'intenzione di rendere le sottostazioni completamente prive di SF6 entro il 2026. Non sono note ragioni tecniche che suggeriscano che sia teoricamente impossibile sviluppare Soluzioni prive di SF6 per tutti i livelli di alta tensione. Sviluppare sottostazioni prive di SF6 è molto più difficile che sviluppare quadri di media tensione, ma normative affidabili in questo campo possono supportare e accelerare economicamente la transizione verso sottostazioni prive di SF6. Dal punto di vista dell'utente è necessario un ripensamento; non tutti i produttori preferiscono un'unica soluzione ottimale (a differenza dell'SF6). A seconda della ponderazione dei diversi criteri di selezione (dimensioni, temperatura ambiente minima, potenziale di riscaldamento globale, assenza di gas fluorurati, facilità di gestione del gas, ecc.), saranno preferite soluzioni tecnologiche diverse, che potrebbero anche funzionare in parallelo.
