Aufgrund des Treibhauseffekts ist die Nutzung vonSchwefelhexafluorid (SF6)Die Verwendung von SF6 unterliegt erheblichen Beschränkungen. SF6 hat ein 23.900-mal höheres Treibhauspotenzial (GWP) als CO₂ und eine Lebensdauer in der Atmosphäre von 3.400 Jahren. Die atmosphärische Konzentration von SF6 steigt jährlich um 8,7 % und ist mittlerweile für über 15 % der gesamten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Elektrische Geräte sind die Hauptquelle für SF6-Emissionen und verursachen etwa 70 % der Gesamtemissionen. Das Kyoto-Protokoll von 1997 schreibt eine deutliche Reduzierung der SF6-Nutzung bis 2020 vor. Die Toxizität anderer Zersetzungsprodukte macht die Suche nach SF6-Alternativen für gasisolierte Geräte zu einer dringenden Notwendigkeit für den Ausbau der Stromnetze. Hersteller und Anwender interessieren sich zunehmend für Alternativen zu SF6.
Derzeit werden drei Haupttypen alternativer Gase erforscht: konventionelle Gase (Luft, N₂ und CO₂), SF₆-Gemische sowie stark elektronegative Gase und deren Gemische. Neben den physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser drei Gastypen wurden auch Experimente und theoretische Studien zu ihren elektrischen Eigenschaften durchgeführt. Obwohl konventionelle Gase stabile Eigenschaften und eine Durchschlagsfestigkeit von weniger als 40 % der von SF₆ aufweisen, können sie SF₆ als Isoliermedium in einigen Mittel- und Niederspannungsgeräten ersetzen. Schwefelhexafluorid (SF₆)-Gasgemische erfüllen im Allgemeinen die Isolationsanforderungen dieser Geräte und eignen sich aufgrund ihrer niedrigeren Verflüssigungstemperatur für den Einsatz in kalten und hochgelegenen Regionen. Dies kann jedoch den Einsatz von SF₆ nicht vollständig eliminieren und den Treibhauseffekt nicht grundlegend bekämpfen. Elektronegative Gase weisen im Allgemeinen höhere Verflüssigungstemperaturen auf, weshalb der Einsatz gemischter Puffergase erforderlich ist.
In den letzten Jahren wurden die Isolationseigenschaften, das Entladungs- und Überhitzungsverhalten, die Produktsicherheit sowie die Wirkungsmechanismen von Schlüsselfaktoren wie Spuren von Wasser und Sauerstoff bei neuen Isoliergasen wie C4F7N, C5F10O und C6F12O eingehend untersucht. Es wurden alternative Gaslösungen für verschiedene Anwendungsbereiche vorgeschlagen und die Synergie und Kompatibilität dieser neuen Isoliergase mit Feststoffen erforscht.
Die alleinige Verwendung bestehender Alternativgase stößt an ihre Grenzen. Zukünftige Anwendungen von Isoliergasen könnten Mehrkomponentengemische sowie kombinierte Gas- und Feststoffmaterialien nutzen. Obwohl hinsichtlich der Isoliereigenschaften von Alternativgasen bereits Fortschritte erzielt und technische Anwendungen realisiert wurden, sind bei der Lichtbogenlöschleistung keine signifikanten Durchbrüche gelungen.
Veröffentlichungsdatum: 04.08.2025