Rico GrimmDas schlimmste Treibhausgas der Welt hat einen überraschenden Gegenspieler gefunden: CO₂.
Moment, was?
THREAD 🧵
In Hochspannungsschaltern wird SF₆ eingesetzt – ein Gas, das 24.000-mal klimaschädlicher ist als CO₂ und jahrtausendelang in der Atmosphäre bleibt.
Vergleich hier den obersten Balken für SF₆ und den untersten für CO₂:
Um zu ermessen, wie klimaschädlich es ist, hilft auch ein Vergleich: Jedes Jahr emittiert die Menschheit 9000 Tonnen des Gases.
Diese winzig kleine Menge hat den gleichen Klimaeffekt wie alle Emissionen Spaniens (!).
Aber im Hochspannungsnetz ist SF₆ bisher unverzichtbar.
Die Menschheit emittiert entsprechend immer mehr davon wie Messungen der Luft zeigen.
Die Konzentration des Gases in der Luft wird höher:
Es ist ein Isoliergas.
Solche Gase helfen dabei, Kurzschlüsse zu unterbinden und die technischen Komponenten voneinander zu trennen.
Bei normalen Steckdosen reicht Luft als Isolator.
Aber wenn mehrere hunderttausend Volt fließen, braucht es mehr.
Im Bild siehst du die Illu eines Hochspannungsschalters während der Stromunterbrechung.
Der "Blitz" aka Lichtbogen und muss gelöscht werden. Das schafft SF₆ hervorragend.
Nun, große Hersteller wie GE Vernova oder Siemens Energy haben bereits Alternativen entwickelt.
Sie setzen auf spezielle Gasgemische.
Diese enthalten aber noch immer klimaschädliche fluorierte Gase und ihre Nebenprodukte können giftig sein.
Jetzt aber testen US-Forscher der Georgia Tech eine wirklich klimaneutrale Lösung:
Sie nutzen CO₂ in einem Zustand, den Physiker »superkritisch« nennen.
Bei 31°C und 74 bar Druck wird CO₂ zu einer zähen, dichten Masse – perfekt geeignet, um in Hochspannungsschaltern unkontrollierte Stromflüsse zu stoppen.
Superkritisches CO₂ kann Spannungen dreimal besser isolieren als SF₆. Die technische Herausforderung liegt darin, Komponenten zu entwickeln, die dem hohen Druck standhalten.
Der Zeitpunkt für diese Erfindung ist ideal: Die EU verbietet SF₆ bis 2035.
Gleichzeitig müssen weltweit Zehntausende Kilometer an Hochspannungsleitungen gebaut werden.
Diese neue Technik könnte zum Maßstab für echte Dekarbonisierung des Netzbetriebs werden.
Ein seltener Fall, wo CO₂ mal auf der richtigen Seite steht 😉
🍏 Danke fürs Lesen!
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Martin G@grimm Danke für die Info und das Aufbereiten!
Besserwisser-Kommentar: Vermutlich sagen die Amis "supercritical" und meinen "überkritisch".
Besserwisser-Kommentar: Vermutlich sagen die Amis "supercritical" und meinen "überkritisch".
Ramses@marting Beides möglich afaik
fbn 🪤@grimm
Leider Werden dadurch Schaltanlagen weiter teurer. Wenn bislang GIS anlagen mit wenigen Bar Druck (SF6) auskamen müssen sie zukünftig anscheinend min 75 bar aushalten. Zudem werden die Anlagen dadurch auch größer. In engen Innenstädten ein großes Problem.
Leider Werden dadurch Schaltanlagen weiter teurer. Wenn bislang GIS anlagen mit wenigen Bar Druck (SF6) auskamen müssen sie zukünftig anscheinend min 75 bar aushalten. Zudem werden die Anlagen dadurch auch größer. In engen Innenstädten ein großes Problem.
die Wahrscheinlich größten Emitenten sind militärische aufklärungs flüge (awacs, Zur Isolation in HS anlagen fürs Radar) weil bei denen ein Teil des SF6 wegen der Druckunterschiede bei start und landung abgelassen werden muss.
diritschka@diritschka
Das ist keine Ausrede sondern Tatsache
wir müssen für die Energiewende erheblich mehr in unsere Netze investieren als ins Militär. Da wird es nicht einfacher wenn die Rahmenbedingungen sich weiter verkomplizieren.
ich bin auch der meinung das SF6 weg muss
Ich hätte mir nur gewünscht, dass das früher kommt mit mehr übergangsfrist
im Feb 24 wurde die EU verordnung veröffentlicht im März 24 war sie gültig und ab Jan 26 dürfen keine SF6
1/2
@grimm
Mittelspannungsanlagen mehr eingebaut werden.
das ist für hersteller und Versorger ein ziemlicher Ritt
Selbst in einer Banche die schon viel für den Klimaschutz getan hat
wärend dessen passiert im Verkehr nix und die landwirte bekommen immer noch billigeren Diesel
Ausnahmen gelten für militärische Ausrüstung und in Fällen, in denen keine technischen Alternativen verfügbar sind. 👍
2/2
Lars@fbn @grimm Da wo Schaltanalgen in Innenstädten stehen, stehen sie seit Jahrzehnten - und waren damals idR um einiges größer, als sie es jetzt werden. https://www.se.com/de/de/product-category/87897-mittelspannungsschaltanlagen/
UniversidadxClimatl;dr Das Stromnetz braucht Isoliergase, um bei Kurzschlüssen oder ähnlichen Störungen den Stromfluss sicher zu unterbinden. Bisher verwendet die Industrie dafür im Mittel- & Hochspannungsbereich das hochaggressive Treibhausgas Schwefelhexafluorid SF. Jedes Jahr emittiert die Menschheit rund 9000 Tonnen des Stoffes, die die gleiche #Klimawirkung entfalten wie die gesamten #EmissionenSpaniens US-Forscher haben allerdings einen Weg gefunden SF #klimaneutral durch superkritisches CO₂ zu ersetzen
La red eléctrica necesita gases aislantes para interrumpir de forma segura el flujo eléctrico en caso de cortocircuitos o interrupciones similares. Hasta ahora, la industria ha utilizado el hexafluoruro de azufre (SF), un gas de efecto invernadero altamente agresivo, para este fin en el rango de media y alta tensión. Cada año, la humanidad emite alrededor de 9.000 toneladas de esta sustancia, que tiene el mismo #impactoclimático que las emisiones totales de #España.
Blahster@grimm CO2 wird wohl auch R1234yf und R134a als Kältemittel in Klimaanlagen verdrängen. Hier sind allerdings auch die Drücke um 80 bar notwendig und eine Hürde für die Serienfertigung.
Matthias@grimm Mich würde brennend interessieren welchen Schaden SF-6 Switches im Verhältnis zur militärischen Nutzung von SF-6 (z.B. AWACS) verursachen. Habe von Kollegen gehört, dass wir es in der Mittel- und Hochspannung nur im Miligramm-Bereich einsetzen (und fachgerecht entsorgen) während das Militär bei jedem Flug Tonnen in die Atmosphäre pumpen soll. Kann für diese Story aber keine Belege finden. Bei neuen Ortsnetzstationen kommen bereits jetzt keine SF6-Bauteile mehr zum Einsatz.
@grimm
Ich verstehe, dass die Technik noch jung und nicht serienreif ist, aber gibt es schon ideen wie der Zustand der superkritikalität aufrecht erhalten wird? Druck kann statisch gehalten werden. Aber was ist mit der Temperatur? Da brauch ich eine Zusatzheizung. Was passiert wenn die ausfällt? Wie groß ist der zusätzliche Energiebedarf?
muss ich dann bei einem Stromausfall batteriepuffern damit ich schnell wieder zuschalten kann? Da ist noch viel was auch für den betrieb geklärt werden muss
Ich verstehe, dass die Technik noch jung und nicht serienreif ist, aber gibt es schon ideen wie der Zustand der superkritikalität aufrecht erhalten wird? Druck kann statisch gehalten werden. Aber was ist mit der Temperatur? Da brauch ich eine Zusatzheizung. Was passiert wenn die ausfällt? Wie groß ist der zusätzliche Energiebedarf?
muss ich dann bei einem Stromausfall batteriepuffern damit ich schnell wieder zuschalten kann? Da ist noch viel was auch für den betrieb geklärt werden muss
Elle Coquine@grimm Ich bin natürlich sehr enttäuscht, dass du meinen Arbeitgeber nicht aufgeführt hast 😆
DG1JAN 🇪🇺@grimm jein, die große Anzahl an SF6 Anlagen wird in der Mittelspannung eingesetzt. Da gibt, und gab es schon immer, auch die Alternative luftisolierter Anlagen. Allerdings sind diese nicht so kompakt und verteuern Projekte entsprechend da die Schalthäuser größer gebaut werden müssten. Ein Umdenken bei den VNB findet erst durch das SF6 Verbot statt.
Nico🦆@grimm doch eigentlich schon. Es gibt auch bei der Hochspannung nachwievor Freiluftanlagen, die entsprechend groß sind und durch Luft isoliert werden.
Viele der Anlagen wurden aber zu Schutzgasanlagen umgebaut, die deutlich kompakter sind. Freiwerdende Grundstücke, gerade Innerstädtisch, sind dann zu entsprechenden Preisen verkauft und damit natürlich einerseits auch die Erträge in den Jahren optimiert worden, andererseits jetzt aber auch die Option verbaut worden, wieder zurück zu gehen.
Viele der Anlagen wurden aber zu Schutzgasanlagen umgebaut, die deutlich kompakter sind. Freiwerdende Grundstücke, gerade Innerstädtisch, sind dann zu entsprechenden Preisen verkauft und damit natürlich einerseits auch die Erträge in den Jahren optimiert worden, andererseits jetzt aber auch die Option verbaut worden, wieder zurück zu gehen.
Mathias Magdowski@grimm Sehr gute Analyse. Als diplomierter und promovierter Elektroingenieur möchte ich jedoch anmerken, dass Spannungen (in Volt) nicht fließen, sondern anliegen.
Was fließt, ist der Strom (in Ampere).
Was fließt, ist der Strom (in Ampere).
WooShell@grimm wir *emittieren* 9k Tonnen?! Sollte das Zeug nicht üblicherweise in den Schaltgeräten hermetisch eingeschlossen sein? Wo entkommt das denn in solchen krassen Mengen?
Morsus Apri R.I.P. Natenom🕯️🖤@morsuapri @grimm Dass kleine Mengen immer wieder mal wo entweichen, seien es Dichtungen, mechanische Schäden etc.. war mir schon klar. Mich hat es nur erstaunt dass das auf doch eine recht grosse Gesamtmenge aufsummiert pro Jahr. Normal sind da in jedem Schalter doch nur ein paar Gramm..
@WooShell @grimm
Es gibt eine sehr große Anzahl von Schaltanlagen ab Mittelspannung aufwärts, nicht nur in den Stromnetzen und in den Kraftwerken, sondern auch bei den einzelnen Betrieben. Und das weltweit.
Und ich kann mir vorstellen, dass bei der Produktion des Gases selbst und bei den Herstellern der Schaltanlagen so einiges entfleucht.
Es gibt eine sehr große Anzahl von Schaltanlagen ab Mittelspannung aufwärts, nicht nur in den Stromnetzen und in den Kraftwerken, sondern auch bei den einzelnen Betrieben. Und das weltweit.
Und ich kann mir vorstellen, dass bei der Produktion des Gases selbst und bei den Herstellern der Schaltanlagen so einiges entfleucht.
leChris 
@grimm ... Danke für den für mich neuen & wertvollen Beitrag. 🙏🏻 Möglicherweise geht es nicht nur mir so? 😉
MėMėNTō MōRi📍🇪🇺🇩🇪
Osterhase@grimm
Und ich dachte da funkt heute nix mehr, das läuft mit Monster- Halbleitern, mit denen man auch die 50hz auf ein 1/100 genau......
Und ich dachte da funkt heute nix mehr, das läuft mit Monster- Halbleitern, mit denen man auch die 50hz auf ein 1/100 genau......
@osterhase @grimm Im Hochspannungsbereich funkt noch sehr viel. SF6-freie Anlagen haben einen deutlich höheren Platzbedarf oder sind in einigen Anwendungsbereichen schlicht nicht einsetzbar, weil sie den Lichtbogen nicht (schnell genug) löschen könnten.
Entsprechend ist die Entwicklung und weitere Verbreitung von entsprechenden Alternativen immer noch essenziell.
Aktuell finden vorallem im Bereich der gasisolierten Schaltanlagen grosse Bemühungen statt, es braucht aber noch deutlich mehr.
Entsprechend ist die Entwicklung und weitere Verbreitung von entsprechenden Alternativen immer noch essenziell.
Aktuell finden vorallem im Bereich der gasisolierten Schaltanlagen grosse Bemühungen statt, es braucht aber noch deutlich mehr.
Martin Williges@grimm Ist SF6 nicht auch in Fensterscheiben als Isolierglas eingesetzt?
equinox@herrwilliges @grimm "Hinsichtlich der absoluten Emissionsmenge sind nach wie vor Schallschutzfenster die mit Abstand größten Emittenten von SF₆. Jedoch wurde der Einsatz von SF₆ in Schallschutzfenstern bereits in den 1990er Jahren stark reduziert und ist seit 2006 verboten."
[ed.: Satz davor noch hinzugefügt…]
Dr.-Ing. Siwli.@herrwilliges in älteren ja, in neuen nicht mehr. Ist aber bei der Entsorgung relevant @grimm
Nine Oh Real@grimm Danke für den sehr interessanten Thread.
Aber eine Frage um es deutlicher zu machen. Der Anstieg in der Grafik im 4. Beitrag, das ist "nur" die jährliche Zunahme deren Anstieg dort dargestellt wird und nicht bereits die Gesamtmenge, oder? Sprich, die Grafik für eine Gesamtmenge würde noch stärker steigen?
Lasse Beyer@grimm von dem Hex-Zeug habe ich schonmal gelesen. Interessante Alternative das mit dem CO2! Ist vermutlich besser das Zeug zu Gel zu verarbeiten als es per CCS unter der Nordsee zu verpressen...
fedithom@grimm spannend.
Jetzt müsste man nur noch das überschüssige CO2 aus der Atmosphäre rausfiltern und in Hochspannungsschalter reintüddeln ...
Schön zu sehen, wie sich die Technik in dem Bereich entwickelt.
leonline@grimm unglaublich interessant! Baue ich gleich bei meinen Abi/Maturafragen ein.
ipofanes
Stoppoker@grimm Warum braucht ein Stromnetz ein Gas, versteh ich nicht!
Marc Volquardsen@grimm Danke für diesen Erhellenden Beitrag. Sehr interessant, davon hatte ich noch nie gehört.
Cifer@grimm Spannendes Thema, vielen Dank für die Erklärungen!
bicyclegrün@grimm
Die alten kommen dann in den Metallschrott. Pffffttt wird das Gas entweichen. 😒
Die alten kommen dann in den Metallschrott. Pffffttt wird das Gas entweichen. 😒