En raison de l'effet de serre, l'utilisation dehexafluorure de soufre (SF6)L'utilisation du SF6 est soumise à d'importantes restrictions. Son potentiel de réchauffement global (PRG) est 23 900 fois supérieur à celui du CO2 et sa durée de vie dans l'atmosphère est de 3 400 ans. La concentration atmosphérique de SF6 augmente de 8,7 % par an et représente désormais plus de 15 % des émissions totales de gaz à effet de serre. Les équipements électriques constituent la principale source d'émissions de SF6, représentant environ 70 % du total. Le Protocole de Kyoto de 1997 impose une restriction substantielle de l'utilisation du SF6 d'ici 2020. La toxicité des autres produits de décomposition rend également la recherche d'alternatives au SF6 pour les équipements isolés au gaz une nécessité urgente pour le développement des réseaux électriques. Les fabricants et les utilisateurs s'intéressent de plus en plus aux alternatives au SF6.
Actuellement, trois principaux types de gaz alternatifs font l'objet de recherches : les gaz conventionnels (air, N₂ et CO₂), les mélanges de SF₆ et les gaz fortement électronégatifs ainsi que leurs mélanges. Outre leurs propriétés physico-chimiques, des études expérimentales et théoriques ont été menées sur leurs propriétés électriques. Bien que les gaz conventionnels présentent des propriétés stables et une rigidité diélectrique inférieure à 40 % de celle du SF₆, ils peuvent le remplacer comme isolant dans certains équipements moyenne et basse tension. Les mélanges gazeux d'hexafluorure de soufre (SF₆) répondent généralement aux exigences d'isolation de ces équipements et, grâce à leur température de liquéfaction plus basse, conviennent aux régions froides et de haute altitude. Cependant, ils ne permettent pas d'éliminer complètement l'utilisation du SF₆ ni de lutter efficacement contre l'effet de serre. Les gaz électronégatifs ont généralement des températures de liquéfaction plus élevées, ce qui nécessite l'utilisation de mélanges de gaz tampons.
Ces dernières années, des recherches approfondies ont été menées sur les propriétés d'isolation, les caractéristiques de différenciation des décharges et de la surchauffe, la sécurité des produits et les mécanismes d'action de facteurs clés tels que les traces d'eau et d'oxygène sur de nouveaux gaz isolants, comme le C4F7N, le C5F10O et le C6F12O. Des solutions gazeuses alternatives adaptées à divers scénarios d'application ont été proposées, et des recherches ont été menées sur la synergie et la compatibilité de ces nouveaux gaz isolants avec les matériaux solides.
L'utilisation des seuls gaz alternatifs existants présente des limites. Les applications futures des gaz isolants pourraient recourir à des mélanges multicomposants et à des matériaux combinant gaz et solides. Malgré certains progrès et applications techniques concernant les propriétés isolantes des gaz alternatifs, aucune avancée significative n'a été réalisée en matière d'extinction d'arc électrique.
Date de publication : 4 août 2025