21. März 2023
8 Min.

Die Ära der F-Gase in den Stromnetzen beenden

Oliver Sachgau

Die Entwicklung von F-Gas-freien Schaltanlagen ist längst abgeschlossen. Da sich die großen Hersteller von Hoch- und Mittelspannungsschaltanlagen zusammengeschlossen haben, um die Abkehr von den schädlichen F-Gasen voranzutreiben, hat die EU nun die Chance, diese für immer zu verbieten.

Bei den Stromnetzen stand lange Zeit die Stromerzeugung im Mittelpunkt des öffentlichen Interesses und die Frage: Produzieren wir unseren Strom aus erneuerbaren Ressourcen? Aber es gibt ein ebenso wichtiges Problem, mit dem die Netzbetreiber konfrontiert sind. In den Stromnetzen werden zur Isolierung von Schaltanlagen häufig Gase verwendet, die umweltschädlich sind: künstlich hergestellte fluorierte Gase, sogenannte F-Gase.

F-Gase sind in der EU schon seit Jahrzehnten geregelt. Die wichtigste Rechtsvorschrift, die so genannte EU-F-Gas-Verordnung, wird derzeit überarbeitet und fordert weitere Einschränkungen für die Verwendung von F-Gasen in Schaltanlagen.

Ein ehrgeiziger Zeitplan

Der in dieser Verordnung vorgeschlagene Zeitplan für F-Gase in Schaltanlagen ist ehrgeizig, aber erreichbar. Siemens Energy bietet bereits zukunftssichere und umweltfreundliche Isolationsalternativen an, die saubere Luft in Kombination mit der Vakuumunterbrechungstechnologie nutzen. Wenn wir die Klimaziele mit null Auswirkungen auf die globale Erwärmung erreichen wollen, müssen wir noch intensiver zusammenarbeiten, um F-Gase aus unseren Netzen zu entfernen. Kompromisse würden die bereits geleistete harte Arbeit zunichte machen.

Von welchen Gasen ist die Rede?

F-Gase ist ein Begriff für eine Gruppe von fluorierten Gasen, die in allen Bereichen von der Kühlung über die Pharmazie bis zur Isolierung eingesetzt werden. Für elektrische Netze wird am häufigsten Schwefelhexafluorid (SF6 ) verwendet. Dieses Gas wird vor allem in Schaltanlagen verwendet, die alles vom Schalten bis zum Trennen von Strom in einem Stromnetz übernehmen.

Diese Gase wirken gut isolierend, sind aber äußerst umweltschädlich. SF6 hat zum Beispiel ein 25.200-mal höheres Treibhauspotenzial (GWP) als CO2. Das bedeutet, dass ein einziges Gramm SF6 in der Atmosphäre so viel Schaden anrichten kann wie 25 kg CO2. Außerdem verbleibt es etwa 3.200 Jahre in der Atmosphäre.

Zum Glück gibt es Alternativen. Es ist möglich, mit CO2 zu schalten und zu isolieren, oder mit einem Vakuum und aufbereiteter Druckluft, die von Partikeln gereinigt wird. Der weltweit erste Auftrag für diese Art von Schaltanlagen wurde 2018 erteilt, als Siemens Energy dem norwegischen Energieversorger BKK Nett eine gasisolierte Schaltanlage für ein Umspannwerk in Bergen lieferte.

„Unser Interesse an der SF6-freien Schaltanlagentechnologie entspringt einem echten Engagement für Nachhaltigkeit und der praktischen Notwendigkeit, Probleme in der Zukunft zu vermeiden“, so Jens Skår, Bereichsleiter bei der BKK Nett. „Irgendjemand muss den ersten Schritt machen.“

Alternativen sind bereits heute verfügbar

Dank der zunehmenden Verfügbarkeit von F-Gas-freien Alternativen und der Dringlichkeit, Treibhausgase zu reduzieren, hat sich die Regulierung von F-Gasen in den letzten Jahren beschleunigt.

Die wichtigste internationale Regelung stammt aus dem Jahr 2016, als das Kigali-Amendment zum Montreal-Protokoll unterzeichnet wurde.

Mit dem Abkommen wurden die teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffe (H-FC), zu denen auch die F-Gase gehören, in die Liste der Chemikalien aufgenommen, die die Länder reduzieren und auslaufen lassen müssen. Die meisten Industrieländer sind durch das Abkommen verpflichtet, die HCFs bis 2024 um 45 Prozent und bis 2036 um 85 Prozent gegenüber den Werten von 2011-2013 zu reduzieren. Die Europäische Union und 132 weitere Staaten haben die Änderung ratifiziert.

Die USA haben das Kigali-Amendment noch nicht ratifiziert, aber versprochen, dies zu tun. In Ermangelung dieser Unterschrift haben die einzelnen Bundesstaaten ihre eigenen Vorschriften zur Reduzierung von F-Gasen und anderen Arten von HCF erlassen.

Kalifornien hat eine Vorreiterrolle übernommen. Im Jahr 2006 verpflichtete sich der Bundesstaat, die Emissionen einer Reihe von Treibhausgasen, darunter HCF, bis 2020 auf das Niveau von 1990 zu senken. Die Ziele wurden 2016 erreicht. Im März 2022 legte die kalifornische Senatorin Nancy Skinner einen Gesetzesentwurf vor, der das Air Resources Board des Bundesstaates mit der Ausarbeitung eines Vorschlags zur Umstellung von HCF auf natürliche Kältemittel bis 2035 beauftragt.

Der Bundesstaat erkannte früh, dass die Regulierung nicht nur auf die Vermeidung von Leckagen abzielen, sondern weiter gehen und die Verwendung von SF6 in Stromnetzen reduzieren muss. „Die Emissionen von SF6 in die Atmosphäre sind in Kalifornien nicht zurückgegangen, obwohl wir unsere Leckraten verschärft haben“, sagte Tom Rak, ehemaliger Leiter der Abteilung für Umspannwerke und T-Line Standards Engineering beim kalifornischen Energieversorger PG&E. „Das hat einfach damit zu tun, dass so viel neues SF in das Netz kommt, dass die Menge der Emissionen nicht zurückgegangen ist.“

Es gibt technische Lösungen, um SF6 durch natürliche Gase zu ersetzen, die ein GWP von weniger als 10 haben.

Schneller Ausstieg erforderlich

Die EU geht nun einen Schritt weiter. Im April 2022 schlug die EU-Kommission eine Überarbeitung der F-Gas-Verordnung vor. Sie würde F-Gase bis 2050 um 90 Prozent reduzieren und die Verwendung von F-Gasen in Schaltanlagen mit einem GWP von mehr als 10 bis 2026 bis 2031 (Hochspannung) verbieten, abhängig von der Spannung der Schaltanlage. Die Richtlinie bietet auch Flexibilität für Nischensituationen, in denen möglicherweise keine F-Gas-freien Alternativen verfügbar sind.

„Mit der Elektrifizierung unseres Energiesystems ist ein schneller Ausstieg aus SF dringender denn je“, sagte Bas Eickhout, stellvertretender Vorsitzender des Ausschusses für Umweltfragen, Volksgesundheit und Lebensmittelsicherheit des Europäischen Parlaments, in einem Interview mit dem Parliament Magazine. 

Aussagen von Netzbetreibern und Verkäufern

Diese Verordnungen werden von der Industrie als mutiger Weg zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität und zur Förderung von Innovationen begrüßt. Durch die Beseitigung von F-Gasen, wo sie nicht benötigt werden, und die Vermeidung von Ersatzstoffen, die ebenso schädlich sind, öffnen die Vorschriften die Tür für fortschrittliche Lösungen.

Im November 2021 unterzeichneten zehn der größten Hersteller, darunter Siemens Energy, eine gemeinsame Erklärung, in der sie sich zur Lieferung von F-Gas-freien Geräten verpflichteten und andere aufforderten, dasselbe zu tun. Sie schrieben: „Die ersten F-Gas-freien Produkte sind erfolgreich in Betrieb. Diese Produkte werden dazu beitragen, unsere eigenen Verpflichtungen in Bezug auf Gesundheit und Klima zu erfüllen und gleichzeitig Verbesserungen für die Umwelt zu ermöglichen.“

Ein wichtiger Punkt für die Netzbetreiber und Hersteller ist, dass die noch vorhandenen Portfoliolücken so schnell wie möglich geschlossen werden. Das geht am einfachsten, wenn man auf gemeinsamem geistigen Eigentum aufbaut und OEM-spezifische Einschränkungen vermeidet. Je einfacher es für die Netze ist, F-Gas-freie Lösungen aller Hersteller in ihre Netze zu implementieren, desto eher wird die Technologie angenommen werden.

„Wenn es um die globale Erwärmung geht, sind wir über den Punkt hinaus, an dem Kompromisslösungen akzeptabel sind“, so Dr. Ulf Katschinski, Senior Vice President of Switching Products bei Siemens Energy. „Wir brauchen null: null Treibhausgase, null Auswirkungen auf die globale Erwärmung und null Auswirkungen auf die Gesundheit.“

Der Schwerpunkt liegt jetzt auf der Entwicklung von F-Gas-freien Schaltanlagen für alle Spannungsebenen in den nächsten zehn Jahren. Nur durch die Einhaltung der Verpflichtungen, die in den bestehenden und künftigen F-Gas-Verordnungen festgelegt sind, können die EU-Klimaziele erreicht werden.

SF6-freie gasisolierte Schaltanlagen mit Reinluft- und Vakuumtechnik.

Wie lange dauert es, bis wir F-Gas-frei sind?

Die Menge der in Verkehr gebrachten F-Gase und HCF ist in Europa von 2015 bis 2019 stetig zurückgegangen. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass die EU bis etwa 2050 nahezu frei von F-Gasen sein wird. Heute gibt es immer noch Nischenanwendungen und Hochspannungsebenen, bei denen F-Gase nicht vermieden werden können, und die globale Erwärmung erhöht die Nachfrage nach Klimaanlagen und Kühlung, zwei Bereiche, in denen F-Gase ebenfalls verwendet werden.

Entscheidend ist, dass durch die Reduzierung der F-Gase jetzt wertvolle Zeit gewonnen wird, um weitere Klimaschutzlösungen in anderen Bereichen zu entwickeln, so die US-Senatorin Nancy Skinner.

Der von ihr vorgelegte Gesetzesentwurf „wird uns in unserem Kampf für den Klimaschutz wertvolle Zeit verschaffen, indem wir die Emissionen der starken, aber kurzlebigen Schadstoffe, die in Kühlschränken und Klimaanlagen verwendet werden, reduzieren“, so Skinner in einer Erklärung.

Der Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report 27 kam zu dem Schluss, dass die Emissionen fluorierter Treibhausgase bis 2050 weltweit um bis zu 90 % im Vergleich zum Jahr 2015 gesenkt werden müssen.

Die F-Gas-Politik der EU muss im Zusammenhang mit dem jüngsten IPCC-Sonderbericht gesehen werden. Um die globale Erwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen, müssen die Emissionen von F-Gasen bis 2050 weltweit um bis zu 90 % gegenüber dem Jahr 2015 gesenkt werden. Die Hersteller arbeiten an der Entwicklung saubererer Alternativen, die auch in den meisten Nischen eingesetzt werden können. Wenn sie Erfolg haben, könnte eine F-Gas-freie Zukunft nur noch wenige Jahrzehnte entfernt sein.

März 2023 (aktualisierte Fassung); August 2022 (Erstveröffentlichung)

Oliver Sachgau ist ein in Berlin lebender deutsch-kanadischer Finanzjournalist. Seine Arbeiten sind in Bloomberg, der Washington Post, Fortune und dem Independent erschienen.

Kombinierter Bild- und Videonachweis: Siemens Energie