A causa dell'effetto serra, l'uso diesafluoruro di zolfo (SF6)L'SF6 è soggetto a significative restrizioni. Ha un potenziale di riscaldamento globale (GWP) 23.900 volte superiore a quello della CO2 e una durata in atmosfera di 3.400 anni. La concentrazione atmosferica di SF6 è aumentata a un tasso annuo dell'8,7%, rappresentando ora oltre il 15% delle emissioni totali di gas serra. Le apparecchiature elettriche sono la principale fonte di emissioni di SF6, rappresentando circa il 70% del totale. Il Protocollo di Kyoto del 1997 impone una sostanziale limitazione dell'uso di SF6 entro il 2020. La tossicità di altri prodotti di decomposizione ha inoltre reso la ricerca di alternative all'SF6 per l'utilizzo in apparecchiature isolate in gas un requisito urgente per lo sviluppo della rete elettrica. Produttori e utenti sono sempre più interessati ad alternative all'SF6.
Attualmente, sono in fase di ricerca tre principali tipologie di gas alternativi: i gas convenzionali (aria, N2 e CO2), le miscele di SF6 e i gas altamente elettronegativi e le loro miscele. Oltre alle proprietà fisiche e chimiche di queste tre tipologie di gas, sono stati condotti esperimenti e studi teorici sulle loro proprietà elettriche. Sebbene i gas convenzionali offrano proprietà stabili e una rigidità dielettrica inferiore al 40% di quella dell'SF6, possono sostituire l'SF6 come mezzo isolante in alcune apparecchiature di media e bassa tensione. Le miscele di esafluoruro di zolfo (SF6) possono generalmente soddisfare i requisiti di isolamento di queste apparecchiature e, grazie alla loro minore temperatura di liquefazione, sono adatte all'uso in regioni fredde e ad alta quota. Tuttavia, ciò non consente di eliminare completamente l'uso dell'SF6 e di affrontare in modo sostanziale il problema dell'effetto serra. I gas elettronegativi hanno generalmente temperature di liquefazione più elevate, il che rende necessario l'uso di miscele di gas tampone.
Negli ultimi anni, sono state condotte ricerche approfondite sulle proprietà isolanti, sulle caratteristiche di differenziazione tra scarica e surriscaldamento, sulla sicurezza del prodotto e sui meccanismi d'azione di fattori chiave come tracce di acqua e tracce di ossigeno su nuovi gas isolanti, quali C4F7N, C5F10O e C6F12O. Sono state proposte soluzioni di gas alternative adatte a diversi scenari applicativi e sono state condotte ricerche sulla sinergia e la compatibilità di questi nuovi gas isolanti con materiali solidi.
L'utilizzo dei soli gas alternativi esistenti presenta delle limitazioni. Le future applicazioni dei gas isolanti potrebbero impiegare miscele multicomponenti e materiali combinati gas-solidi. Sebbene siano stati compiuti alcuni progressi e siano state sviluppate alcune applicazioni ingegneristiche nelle proprietà isolanti dei gas alternativi, non si sono ancora registrati risultati significativi in termini di prestazioni di estinzione dell'arco elettrico.
Data di pubblicazione: 4 agosto 2025