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Was ist SF₆ überhaupt?
Schwefelhexafluorid (SF₆) ist ein Gas, das seit ungefähr 1960 eingesetzt wird. Den Wissenschaftlichen Diensten des Deutschen Bundestages zufolge ist SF₆ farb- und geruchlos, ungiftig und nicht brennbar. Daher findet es häufig als Isolier- und Löschgas Verwendung. SF₆ ist wie alle fluorierten Treibhausgase (F-Gase) klimaschädigend. Dem Umweltbundesamt zufolge ist das Gas 23.500-mal schädlicher als Kohlendioxid und hat in der Atmosphäre eine Lebensdauer von 3.200 Jahren. Der Einsatz von SF₆ in der Windkraft wird daher immer wieder kritisiert.
Wofür wird SF₆ verwendet?
In Windenergieanlagen (WEA) wird SF₆ als Isolator genutzt. Das Gas isoliert die stromführenden Teile in den Schaltanlagen, in denen die elektrische, vom Generator erzeugte Energie verteilt wird. Diese Teile sind vor allem dort praktisch, wo wenig Platz ist, beispielsweise im Turm einer Windkraftanlage. In den Schaltanlagen der Windräder verbleibt SF₆ in einem geschlossenen System: Das Entweichen des Gases wird beim Befüllen, Nutzen und Recyclen verhindert.
Zwar wird auch in Windkraftanlagen SF₆ verwendet, jedoch nur in einem geringfügigen Umfang. Daten des Statistischen Bundesamtes zufolge hatten Energieversorger, inklusive Windkraftunternehmen, 2019 einen absoluten Anteil von einem Prozent an der insgesamt verwendeten SF₆-Menge in Deutschland.
Weitere Einsatzgebiete von SF₆
In größerer Menge wird das Gas hauptsächlich im Produktionsbereich der Elektroindustrie beziehungsweise im Apparatebau verwendet. Eingesetzt wird es beispielsweise zur Herstellung von Halbleitern oder in Teilchenbeschleunigern. Es kommt in Elektronenmikroskopen vor und wird bei medizinischen Untersuchungen gebraucht, ebenso zum Schalten und Isolieren in elektrischen Betriebsmitteln.
In der Energietechnik spielt SF₆ eine wichtige Rolle und findet weltweit die größte Verwendung in elektrischen Anlagen der Energieübertragung und -verteilung. Es kommt beispielsweise in Umspannwerken zum Einsatz, wo die Transformation der elektrischen Energie stattfindet. Dort wird SF₆ als Isolator und Kühlmittel eingesetzt, um eine effiziente Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Diese sogenannten gasisolierten Schaltanlagen (GIS) kommen in Hoch- und Mittelspannungsnetzen zum Einsatz - insbesondere dort, wo kompakte Bauformen erforderlich sind. Ab 2026 ist der Einsatz von SF₆ in Mittelspannungs-Schaltanlagen bis 24 kV und ab 2030 auch darüber hinaus inzwischen verboten.
Ist SF₆ schädlich?
Viele Fragen sich, welches Risiko die Verwendung von SF₆ für das Klima darstellt. Insgesamt betrachtet trägt SF₆ trotz seines Schadenpotenzials vergleichsweise wenig zur globalen Erderwärmung bei. Wie der jährliche Treibhausgas-Index des NOAA National Centers for Environmental Information (NCEI) aus den USA zeigt, hat SF₆ aktuell keinen nennenswerten Anteil an der Erderwärmung. Die Treiber sind hierbei vor allem Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) und Lachgas (N₂O). Wissenschaftler des Baker Institute-Center for Energy Studies an der US-amerikanischen Rice University beziffern das CO₂-Äquivalent von SF₆ – also die Zahl, die angibt, wie stark ein Gas im Vergleich zu CO₂ zum Treibhauseffekt beiträgt – auf 0,8 Prozent.
Durch den überwiegenden Einsatz von SF₆ innerhalb geschlossener Systeme, zum Beispiel einer Windkraftanlage, wird das Gas zudem im Betrieb in der Regel nicht freigesetzt. Im Normalbetrieb moderner elektrischer Anlagen beträgt bei sachgerechter Wartung und Entsorgung das Risiko einer Leckage weniger als 0,1 Prozent pro Jahr. Das geht aus einem Bericht des Beratungsunternehmens Ecofys unter Beauftragung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) hervor.
F-Gase-Verordnung: Wann kommt das SF₆-Verbot?
Die Europäische Union hat aufgrund der klimaschädlichen Eigenschaften von SF₆ Maßnahmen ergriffen: Seit dem 11. März 2024 gilt die Verordnung (EU) 2024/573 über fluorierte Treibhausgase. Ziel der Verordnung ist es, die Verfügbarkeit von teilfluorierten Kohlenwasserstoffen (HFKW), wie SF₆, schrittweise zu reduzieren und bis 2050 vollständig auf deren Verwendung zu verzichten. Die Verwendung von SF₆ in neuen elektrischen Schaltanlagen wird nach festgelegten Übergangsfristen vollständig verboten. Durch diese Regelung soll ein klimaneutraler Ausbau der Stromnetze ermöglicht werden. Ab 2026 ist SF₆ beispielsweise in Mittelspannungs-Schaltanlagen bis 24 kV und ab 2030 auch darüber hinaus verboten. Ab dem Jahr 2035 darf SF₆ grundsätzlich nur noch in aufgearbeiteter oder recycelter Form für die Wartung und Instandhaltung bestehender elektrischer Schaltanlagen verwendet werden.
Die F-Gase-Verordnung gilt für alle EU-Mitgliedsstaaten und soll eine kohlenstoffarme Wirtschaft fördern. Diese Übergangsfristen geben Energiewirtschaft und Herstellern die nötige Zeit, auf Alternativen umzustellen.
SF₆: Welche Alternativen gibt es?
Hersteller von Schaltanlagen sind auf der Suche nach Alternativen zum Einsatz von SF₆. Eine mögliche Alternative stellen Gase mit niedrigem Treibhauspotenzial dar. Untersucht wird auch der Einsatz von Vakuumtechnik, mit der die Produktion gasfreier Schaltanlagen ermöglicht werden soll. Einige vielversprechende Projekte sind bereits umgesetzt: In Burladingen hat die EnBW-Tochter Netze BW gemeinsam mit Siemens Energy eines der modernsten Umspannwerke errichtet, das auf Hochspannungsebene völlig ohne SF₆ auskommt. Für Windkraftanlagen setzt die EnBW – je nach Spannung des nachgelagerten Netzes – 20 oder 30 kV Anlagen ein. Diese stellte Siemens in den nächsten Jahren in Aussicht.