Eólica y eléctrica buscan limpiar actuar sobre gas de efecto invernadero SF6

Jun 16, 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 cantidad 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 usa 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 visto una liberación de gas durante la construcción.

El SF6 se inventó hace un siglo en Francia y la industria energética comenzó a adoptarlo de forma generalizada a partir de la década de 1950. Incluso se utiliza en miles de aerogeneradores instalados en el Mar del Norte, especialmente en el sector del Reino Unido.

Europa fue la cuna del SF6 y ahora, liderada por la UE, se ha convertido en el epicentro de la lucha para eliminar el SF6 de la generación eléctrica, 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 F, incluido el SF6, en dos tercios para 2030 en comparación con los niveles de 2014.

Aparentemente, ya se ha logrado un progreso considerable en la eliminación del uso de SF6, pero la generación de energía está exenta. Sin embargo, los guantes ahora están apagados.

El Instituto Baker de renombre mundial 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, los números parecen inocuos, pero al Baker le preocupa que las estimaciones actuales están muy lejos.

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

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

Mientras que 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 este cometido: control, eliminación y reposición.

Volviendo a Baker, que advierte: "Incluso los países desarrollados como EE. UU. y el Reino Unido pueden estar subestimando enormemente su producción".

De hecho, tratar de precisar cifras significativas para el uso de SF6 en la generación de energía en el mercado doméstico ha resultado ser una búsqueda inútil y el escritor renunció a tratar de dar sentido al Inventario de gases de efecto invernadero del Reino Unido, Informe anual de 1990 a 2020 publicado anteriormente. este año, compilado en nombre de BEIS para la Dirección de Ciencia e Innovación para el Clima y la Energía (SICE), por Ricardo Energy & Environment.

No es de extrañar que sea tan difícil controlar la realidad de 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, Escuela de Negocios de Copenhague.

"Solo se necesita indagar un poco en los jugadores de energía eólica marina para descubrir métodos de conversión divergentes 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 el SF6 en CO2e".

En el sector danés, Vattenfall ilustra un ejemplo de subregistro en su informe de sostenibilidad de 2019, afirmando que el SF6 es 15 000 veces más potente que el CO2. Pero el factor de emisión dado por el Protocolo de Gases de Efecto Invernadero es 23.500. Ørsted utiliza correctamente el factor de emisiones de 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 entendamos que el SF6 es tan perjudicial para combatir el cambio climático más allá de 2100 que no tiene cabida en los modelos comerciales sostenibles de hoy", dicen Holst y Jespersen.

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

"Los informes de GEI deben estar mejor regulados y analizados para lograr una transición energética verdaderamente verde. La liberación de un gas que causa 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 lo tanto, es obligatorio instalar equipos sin 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".

El inventario de gases de efecto invernadero del Reino Unido, 1990 a 2020 Afirmaciones anuales: "Actualmente, no existen tecnologías alternativas maduras para usar SF6, aunque se están probando algunos fluidos aislantes nuevos y 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 parecería ser inexacta.

Según Stephen Gibbs, director de marketing de productos para soluciones de distribución de ABB Reino Unido: "Afortunadamente, los avances en ciencia e ingeniería ahora ofrecen alternativas competitivas libres de 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 Fugas de SF6.

"Un buen ejemplo es Northern Powergrid. La empresa de servicios públicos adoptó dos variantes de interruptores en las subestaciones del condado de Durham, las cuales usan 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 % más 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 la aparamenta de su planta de Dartford con diseños que utilizan 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, lo que respaldó aún más la eliminación acelerada de este gas de efecto invernadero.

Con eso, ABB aparentemente fue el primero en ofrecer un gas ecológico alternativo 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 e Hitachi ABB firmaron un acuerdo de licencia cruzada para reemplazar el SF6 con un gas mixto benigno a base de fluoronitrilo para usarse como aislante para equipos eléctricos de alto voltaje (HV) y para interruptores.

Se dice que el acuerdo para cambiar al llamado gas basado en 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 de £ 1,9 millones para determinar cómo National Grid puede desarrollar una solución de relleno que permita el reemplazo de SF6 con una alternativa más ecológica sin tener que para reemplazar o modificar su enorme flota de sistemas de interruptores en Inglaterra y Gales.

Volviendo a la energía eólica marina, en 2018-19, el grupo alemán Siemens acordó suministrar a la empresa conjunta Siemens Gamesa 102 conjuntos de aparamenta de alto voltaje (GIS) 8VM1 libres de SF6 y aislados en gas para el sector del Reino Unido 714MW Anglia One parque eólico marino (ScottishPower Renewables ).

La aparamenta ha sido diseñada para proteger cada aerogenerador de forma individual frente a sobrecargas y cortocircuitos y posibilitar un suministro eléctrico fiable y sin interrupciones.

Desarrollado para parques eólicos, el 8VM1 de la cartera blue GIS de Siemens funciona con tecnología de disyuntores 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 gradualmente los SF6 lo antes posible y a más tardar en 2030.

"Estamos trabajando en estrecha colaboración 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 libre de 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 usamos 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 significativo; 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 tensión y el tamaño requerido aquí.

"Siemens Gamesa se compromete de manera proactiva con nuestros proveedores para resolver este desafío y tiene como objetivo tener la primera versión de un tablero de distribución libre de SF6 para las aplicaciones de media tensión utilizadas en las turbinas eólicas terrestres de Siemens Gamesa para mediados de la década de 2020", dice 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 subsidiaria Siemens Energy y Toshiba.

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

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

"Muchas aplicaciones ya están disponibles y se han probado con éxito en funcionamiento. Cerraremos las brechas restantes de la cartera de acuerdo con los tiempos de transición propuestos descritos en el Reglamento de gases fluorados. Las redes eléctricas pueden y deben estar libres de gases fluorados".

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