L'éolien et l'électricité cherchent à nettoyer le gaz à effet de serre SF6

Nov 27, 2023

Les émissions annuelles d'hexafluorure de soufre (SF6), un gaz à effet de serre super destructeur, équivalent aux émissions annuelles de dioxyde de carbone CO2 d'un nombre impressionnant de 100 millions de voitures.

C'est ce que prétend Nuventura, développeur allemand d'appareillages électriques isolés au gaz.

C'est l'une des nombreuses sociétés de systèmes d'alimentation de premier plan comme GE, Mitsubishi et Siemens qui recherchent actuellement des substituts viables pour ce gaz synthétique incroyablement destructeur pour l'environnement utilisé dans le monde entier dans les systèmes de production d'électricité à la fois sur et en mer.

En 1997, le protocole de Kyoto a identifié le SF6 comme l'un des six principaux gaz à effet de serre (GES). Non sans raison : le SF6 est le GES le plus puissant connu de l'humanité, avec un potentiel de réchauffement 23 900 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone (CO2) et une durée de séjour dans l'atmosphère allant jusqu'à 3 200 ans.

Le problème a récemment fait son apparition lorsque EV a révélé que le parc éolien offshore Seagreen au large de l'Écosse avait vu une libération de gaz pendant la construction.

Le SF6 a été inventé il y a un siècle en France et l'industrie électrique a commencé à l'adopter en masse à partir des années 1950. Il est même utilisé sur des milliers d'éoliennes implantées en mer du Nord, en particulier dans le secteur britannique.

L'Europe a été le berceau du SF6 et maintenant, dirigée par l'UE, elle est devenue l'épicentre de la lutte pour éliminer le SF6 des générateurs d'énergie, motivée fondamentalement par la crise climatique.

L'UE donne le ton. Bruxelles exige une réduction globale des émissions de gaz fluorés, ou gaz fluorés - y compris le SF6 - de deux tiers d'ici 2030 par rapport aux niveaux de 2014.

Des progrès considérables ont apparemment déjà été réalisés dans l'élimination de l'utilisation du SF6, mais la production d'électricité est exemptée. Cependant, les gants sont maintenant éteints.

Le Baker Institute, de renommée mondiale, a déclaré dans un commentaire de mars 2021 que la concentration atmosphérique du gaz avait augmenté rapidement ces dernières années et que le suivi des concentrations de SF6 avait commencé en 2015 et, à première vue, les chiffres semblent inoffensifs, mais le Baker craint que les estimations actuelles ne soient dépassées.

"Même si les partenaires de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) sont censés déclarer leurs émissions de GES, des pays comme la Chine, l'Inde et la Corée du Sud n'ont pas déclaré d'émissions de SF6", déclare Baker, qui calcule que la Chine à elle seule pourrait être responsable de 36 % des émissions mondiales de SF6.

Cependant, comme le rapportent les recherches de Nuventura, bien qu'il n'y ait pas de réglementation sur le SF6 en Asie de l'Est qui se concentre directement sur les opérateurs de transmission et de distribution, d'autres programmes existent, y compris en Chine.

Alors que leur deuxième rapport biennal de mise à jour sur le changement climatique (pub. 1918) en dit peu sur les émissions de SF6, Nuventura affirme que les Chinois envisagent de nouvelles réglementations/normes pour réduire l'utilisation et les émissions de SF6. Un groupe de travail a été mis en place en fin d'année dernière avec cette mission : contrôle, élimination et remplacement.

Retour à Baker qui avertit : "Même les pays développés comme les États-Unis et le Royaume-Uni peuvent sous-estimer grossièrement leur production."

En effet, essayer de trouver des chiffres significatifs pour l'utilisation du SF6 dans la production d'électricité sur le marché intérieur s'est avéré être une chasse à l'oie sauvage et l'auteur a renoncé à essayer de donner un sens au UK Greenhouse Gas Inventory, 1990 to 2020 Annual Report publié plus tôt cette année, compilé au nom de BEIS pour la Direction de la science et de l'innovation pour le climat et l'énergie (SICE), par Ricardo Energy & Environment.

Pas étonnant qu'il soit si difficile de saisir la réalité du SF6 ; même dans l'éolien offshore à la mode, il n'y a pas de clarté, comme l'a révélé une analyse de mai 2021 d'Esben Holst et du Dr Kristjan Jespersen, de la Copenhagen Business School.

"Il suffit de creuser un peu les acteurs de l'énergie éolienne offshore pour découvrir des méthodes divergentes de conversion du SF6 en équivalents CO2 (CO2e)", préviennent-ils.

"Les méthodologies de déclaration des émissions de GES (gaz à effet de serre) des leaders de l'industrie utilisent différents facteurs d'émission pour convertir le SF6 en CO2e."

Dans le secteur danois, un exemple de sous-déclaration est illustré par Vattenfall dans son rapport de développement durable 2019, indiquant que le SF6 est 15 000 fois plus puissant que le CO2. Mais le facteur d'émission donné par le Greenhouse Gas Protocol est de 23 500. Ørsted utilise correctement le facteur d'émissions du GGP pour le gaz dans son rapport ESG 2019.

Cela soulève la question de savoir quelles sont les variations à l'échelle de la mer du Nord.

"Il est essentiel que nous comprenions que le SF6 est si préjudiciable à la lutte contre le changement climatique au-delà de 2100 qu'il n'a pas sa place dans les modèles commerciaux durables aujourd'hui", déclarent Holst et Jespersen.

"Même si les émissions de CO2 sont réduites conformément aux objectifs de l'Accord de Paris de 2100, les rapports sur une période de 100 ans ne sauveront pas une planète vieille de plusieurs milliards d'années.

« Le reporting GES doit être mieux encadré et scruté pour assurer une véritable transition énergétique verte. Relâcher un gaz causant des dommages irréversibles ne peut être un compromis acceptable pour une transition « verte » à court terme.

"Alors que la plupart des rapports des entreprises affirment qu'aucune alternative n'existe, ce n'est pas vrai. Par conséquent, des équipements sans SF6 doivent être obligatoirement installés.

"Une transition verte va au-delà de 2100, mais une mauvaise réglementation permet aux énergéticiens de présenter favorablement le SF6-CO2e en utilisant des facteurs d'émission plus faibles.

"Les acteurs de l'énergie éolienne offshore n'ont pas fourni de rapports comparables, responsables et transparents, ce qui indique qu'une réglementation plus stricte sur les rapports sur les GES est nécessaire."

L'Inventaire des gaz à effet de serre du Royaume-Uni, 1990 à 2020, affirme : "Actuellement, il n'existe pas de technologies alternatives matures à l'utilisation du SF6, bien que certains nouveaux fluides isolants soient testés et pourraient devenir commercialement viables au cours des prochaines années."

Cependant, il admet que depuis l'introduction du règlement européen F-Gas en 2006, l'industrie britannique de l'électricité a fait des efforts considérables pour surveiller et réduire la consommation de SF6.

L'affirmation selon laquelle il n'existe pas de technologies alternatives matures semble inexacte.

Selon Stephen Gibbs, directeur du marketing produit pour les solutions de distribution, ABB UK : « Heureusement, les progrès de la science et de l'ingénierie offrent désormais des alternatives compétitives sans SF6. L'acceptation d'appareillages de commutation éco-efficaces a été prometteuse alors que les services publics mondiaux s'efforcent de réduire les émissions liées aux fuites de SF6.

"Un bon exemple est Northern Powergrid. Le service public a adopté deux variantes d'appareillage de commutation dans les sous-stations du comté de Durham, qui utilisent toutes deux des alternatives au gaz SF6 pour réduire l'impact environnemental", a-t-il déclaré en août.

"Selon un cadre supérieur de Northern Powergrid, le service public a déjà réduit les fuites de SF6 de 23 %, et le projet pilote jouera un rôle important car le service public vise à réduire cela de 15 % supplémentaires d'ici 2028.

« De même, UK Power Networks s'est engagé à réduire son empreinte carbone de 2 % chaque année et à limiter les fuites de SF6 à moins de 0,2 %. Pour atteindre ces objectifs, il prévoyait de remplacer l'appareillage de son installation de Dartford par des conceptions utilisant des alternatives sans SF6.

La société a introduit AirPlus, sa technologie pionnière de mélange de gaz sans SF6 dans les appareillages de commutation moyenne tension, en 2015, et avec un brevet ouvert a rendu cette technologie accessible à tous, soutenant ainsi l'élimination accélérée de ce gaz à effet de serre.

Avec cela, ABB a apparemment été le premier à proposer un gaz alternatif respectueux de l'environnement à ses clients et le portefeuille ecoGIS est le plus complet de l'industrie couvrant toute la gamme jusqu'à 40,5 kV.

En avril 2021, GE et Hitachi ABB ont signé un accord de licence croisée pour remplacer le SF6 par un mélange gazeux bénin à base de fluoronitrile utilisé comme isolant pour les équipements électriques haute tension (HT) et pour les interrupteurs.

L'accord pour passer au gaz à base de fluoronitrile dit g3 de GE réduirait "de manière significative" l'impact environnemental des systèmes HV par rapport au SF6.

Et au Royaume-Uni, par exemple, National Grid et l'Université de Manchester ont annoncé le 1er novembre un projet de 1,9 million de livres sterling sur quatre ans pour déterminer comment National Grid peut développer une solution de rétro-remplissage permettant le remplacement du SF6 par une alternative plus respectueuse de l'environnement sans avoir à remplacer ou à modifier son parc massif de systèmes de commutation à travers l'Angleterre et le Pays de Galles.

En ce qui concerne l'éolien offshore, en 2018-2019, le groupe allemand Siemens a accepté de fournir à la coentreprise Siemens Gamesa 102 ensembles d'appareillage de commutation haute tension (GIS) 8VM1 sans SF6 et isolés au gaz pour le secteur britannique du parc éolien offshore Anglia One de 714 MW (ScottishPower Renewables).

L'appareillage a été conçu pour protéger individuellement chaque éolienne contre les surcharges et les courts-circuits et permettre de fournir de l'électricité de manière fiable et sans interruption.

Développé pour les parcs éoliens, le 8VM1 de la gamme blue GIS de Siemens fonctionne avec la technologie des disjoncteurs sous vide et avec de l'air propre au lieu du SF6 comme milieu isolant.

East Anglia One a commencé à générer en juillet 2020.

Siemens Gamesa s'est engagé à éliminer progressivement les SF6 dès que possible et au plus tard en 2030.

"Nous travaillons en étroite collaboration avec notre chaîne d'approvisionnement et avons déjà fait des progrès significatifs", a déclaré le mois dernier le directeur de l'exploitation de Siemens Gamesa, Tim Dawidowsky, dans un commentaire de Siemens.

"Nous avons installé nos premières turbines avec un appareillage sans SF6 il y a plus de cinq ans et avons installé des centaines de ces unités en utilisant une solution d'air pur sans risque de réchauffement climatique.

"Nous n'utilisons plus d'appareillage de commutation SF6 dans aucune de nos nouvelles unités offshore et nous voulons cette option avec un faible potentiel de réchauffement climatique pour l'ensemble de notre portefeuille."

Les turbines offshore à haute tension sont une première étape importante ; mais Siemens admet que le segment moyenne tension, principalement utilisé à terre, s'est avéré plus difficile car il n'existe actuellement aucune alternative sans SF6 pour la plage de tension et la taille requises ici.

"Siemens Gamesa s'engage de manière proactive avec nos fournisseurs pour résoudre ce défi et vise à disposer d'ici le milieu des années 2020 de la première version d'un appareillage de commutation sans SF6 pour les applications moyenne tension utilisées dans les éoliennes terrestres de Siemens Gamesa", déclare Dawidowsky.

Le groupe allemand est membre de la nouvelle Switching Gears for Net Zero Alliance qui comprend également Mitsubishi Electroc, Nuventura, Schneider, sa filiale Siemens Energy et Toshiba.

Ils considèrent collectivement que l'Europe ouvre la voie dans la quête de remplacement du SF6.

"Nous avons été sans relâche dans notre quête de nouvelles technologies basées sur les gaz d'origine naturelle", déclarent-ils.

« De nombreuses applications sont désormais disponibles et ont fait leurs preuves. Nous comblerons les lacunes restantes du portefeuille conformément aux délais de transition proposés dans le règlement F-Gas. Les réseaux électriques peuvent et doivent être exempts de gaz F. »

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