Desde mediados del siglo XX, se ha utilizado ampliamente el hexafluoruro de azufre (SF6) en reemplazo del aceite, como aislante en equipos eléctricos, actualmente uno de sus principales usos es en los tableros eléctricos. Pero éste es un gas de efecto invernadero y se debe reducir o eliminar.
El SF6 ha demostrado ser confiable y sumamente efectivo en aplicaciones en las que pueden generarse arcos eléctricos y gracias a su uso, los diseños son más pequeños y limpios, y los equipos tienen una mayor durabilidad a lo largo del tiempo.
Al parecer, el SF6 ha tenido un buen desempeño en equipos eléctricos.
Preocupación por el calentamiento global
Sin embargo, el SF6 es también un «gas de efecto invernadero» (GEI). Como parte del grupo de compuestos conocidos como gases fluorados, el SF6 resulta ser el GEI más potente en términos de su potencial de calentamiento global (PCG).
Ante este descubrimiento, se han adoptado medidas estrictas para ayudar a limitar la liberación de SF6 a la atmósfera. Estas medidas incluyen una contabilización cuidadosa de la producción y distribución de SF6, así como reducción en su uso.
Medidas gubernamentales en Estados Unidos y Europa
En los Estados Unidos, la EPA (Agencia de Protección Ambiental), comenzó a investigar el SF6 en 1997. En 2012, ordenó la presentación de informes para equipos con capacidades especificadas por el fabricante, de 17.820 lb o más, lo cual generó una marcada disminución de las emisiones.
Muchos estados, especialmente California, pero también Washington, Oregón, Massachusetts y Nueva Jersey, siguieron su ejemplo y establecieron normas relativas a la presentación de informes sobre el SF6 y redujeron las emisiones permitidas.
Ya a mediados del año 2000, el Programa Europeo sobre el Cambio Climático (PECC), determinó que la reducción de SF6 era un componente clave en sus iniciativas relativas a la reducción de gases de efecto invernadero, para cumplir con los compromisos del Protocolo de Kioto asumidos por la UE.
Reglamentaciones y acuerdos en pro de la reducción o eliminación del SF6
Los planes incluían la prohibición eventual de algunos gases fluorados en aplicaciones específicas, así como el aumento de los controles operativos de los sistemas que utilizan estos gases y la reducción de su producción y de las actividades de importación y exportación.
Dichos esfuerzos han continuado de conformidad con el Acuerdo Climático de París de 2015. Ante la Conferencia de la ONU sobre el Cambio Climático, que se dio noviembre de 2020, muchos países participantes elaboraron actualizaciones de sus planes climáticos o de las contribuciones determinadas a nivel nacional (NDC).
Los ambientalistas señalan que el 2020 marcó un punto de inflexión en las reducciones de GEI y marca el comienzo de reglamentaciones incluso más estrictas.
Se registran logros en la reducción de SF6 pero aún quedan desafíos por afrontar
Se han realizado grandes avances en la reducción de gases de efecto invernadero como el SF6, en aplicaciones como propelentes de aerosoles y aire acondicionado. Por ejemplo, la industria automotriz y los fabricantes de sistemas HVAC en general, ya hace varios años que dejaron de usar refrigerantes a base de hidrofluorurocarburos (HFC).
Algunos usos del SF6, como en la producción de magnesio, también se han reducido drásticamente. Sin embargo, se sigue usando en diversas aplicaciones.
El 85% del SF6 que se produce hoy, se utiliza en tableros eléctricos para media y alta tensión, junto con otros equipos eléctricos con aislamiento de gas. El sistema de registro de sistemas sellados, como los que se usan en media tensión, refleja índices de pérdida muy bajos de 0,1 % en todo el ciclo de vida.
Entre otros usos del SF6 en los que el gas no se encuentra en un sistema sellado, se incluyen aplicaciones médicas, metalúrgicas y electrónicas (como tarjetas de circuito impreso). Si bien estas aplicaciones representan una parte más pequeña del uso de SF6, la proporción de SF6 que liberan a la atmósfera es similar a la que libera la industria eléctrica.
¿Cuáles son las normas actuales para la reducción o eliminación del SF6 y hacia dónde se dirigen?
En la Unión Europea:
La UE ha establecido el objetivo de reducir sus emisiones de gas fluorado en dos tercios, para 2030. Si bien gran parte de esta meta se logrará por el menor uso de los gases establecidos en el Protocolo de Montreal, el SF6 forma parte integral del mix.
Entre algunas de las medidas específicas que están siendo implementadas, se incluyen: la limitación de la cantidad total de hidrofluorocarburos que pueden venderse en la UE; la prohibición del uso de algunos gases fluorados en muchas clases nuevas de equipos y la prevención de emisiones de SF6 mediante el monitoreo, el mantenimiento y la recuperación del gas, al final de la vida útil de los tableros eléctricos.
Recuperar el SF6 resulta de especial importancia, dado que el factor más dañino para el clima relativo a los impactos del SF6, tiene que ver con las emisiones potenciales del final de la vida útil de los equipos. Este proceso para un tablero de media tensión abarca el recorrido final del SF6, desde su extracción del tablero de celdas, hasta el transporte para su reciclaje o destrucción.
Si bien existen reglamentaciones europeas respecto de la manipulación y recuperación del SF6, la implementación de estas normas, es incierta.
El Instituto Fraunhofer de Economía Energética estima que hay una gran variedad en la calidad del comportamiento de los diferentes usuarios, con respecto al final de la vida del SF6, que va desde un buen manejo del SF6 hasta la negligencia, en función de si el propietario del tablero de celdas es una gran compañía eléctrica o un miembro del mercado privado más fracturado.
Fraunhofer estima las siguientes fugas de SF6 durante esa etapa del ciclo de vida:
- Práctica óptima de grandes compañías eléctricas 1,5%
- Mejor cálculo sobre fugas reales 10%
- El peor de los casos 40%
Solo una reglamentación más estricta sobre el tratamiento de equipos con SF6 fuera de uso o la implementación de la política existente, pueden solucionar este problema.
En Estados Unidos:
En California, estos tipos de normativas se promulgan a través de la Junta de Recursos del Aire (ARB) del estado. Actualmente existe un calendario de eliminación, que incluye límites cada vez más estrictos sobre los porcentajes de emisiones permitidas de SF6, que en 2020 descendieron a solo el 1%.
Los planes actuales incluyen una eliminación gradual del uso de SF6, comenzando con equipos de 72 kV o menos a fines de 2024. La eliminación de su uso en equipos de mayor tensión tendrá lugar a fines de 2026 y 2028, y los equipos con la tensión más alta (550 kV) ya no podrán usar SF6 a partir del 31 de diciembre de 2030.
Límites futuros sobre la producción de SF6
La mayoría de las reglamentaciones que en definitiva afectarán el uso de SF6, están destinadas a la familia químicamente similar de gases fluorados, comunmente denominados 2gases F2. Entre ellos se incluyen los hidrofluorocarburos (HFC), que tienen una vida relativamente corta y los perfluorocarburos (PFC), que pueden permanecer en la atmósfera durante muchos años.
Tanto los HFC como los PFC, han sido reemplazados en gran medida por alternativas más ecológicas. Por lo tanto, a medida que las reglamentaciones sobre los gases fluorados sean más estrictas, el SF6 se verá cada vez más afectado y reducido.
Tecnologías alternativas cambian las reglas de juego
Las actividades normativas relativas al uso de SF6, han ido en aumento en los últimos años y se centraron principalmente en California y en la Unión Europea (UE). Estas reglamentaciones en general han otorgado exenciones para seguir con el uso de SF6 en tableros para alta y media tensión, debido a que no existían tecnologías alternativas.
Pero los fabricantes que piensan a largo plazo, han estado trabajando para desarrollar alternativas más sostenibles que la tecnología basada en SF6; actualmente muchos de ellos ofrecen nuevos enfoques creativos relativos al diseño, operación y mantenimiento de los tableros de transferencia.
Dado que estas nuevas tecnologías han sido probadas en ensayos de campo, tanto la UE como California, hoy muestran una mayor voluntad de avanzar hacia una mayor reducción de la producción y el uso del SF6. Por ejemplo, con respecto al SF6 en aplicaciones de tableros para media tensión, la Comisión Europea actualmente está evaluando la factibilidad de las tecnologías alternativas al SF6 que posibilitan el reemplazo de este GEI.
Las nuevas tecnologías difieren entre un fabricante y otro, algunos eligen centrarse en la reducción del PCG con la ayuda de gases alternativos. Algunos fabricantes de equipos, incluido Schneider Electric, eligen evitar las incertidumbres en torno de nuevos gases alternativos que no han sido probados y en su lugar, usan aire puro para esta transición energética ecológica.
Además de la seguridad que brinda a las personas y al planeta, este enfoque basado en aire reduce el riesgo normativo futuro.
La nueva línea de tableros de transferencia ecológicos y digitales, SM AirSeT, ya ganó el premio Industrial Efficiency en la feria Hannover 2020 y recibió el prestigioso premio iF Design a principios de este año.
Para obtener información sobre lo que está haciendo Schneider Electric para ayudar a la industria de distribución eléctrica y a los consumidores de energía en la transición hacia una energía más sostenible, visita nuestra página sobre tecnología de tableros para media tensión sin SF6.
Este artículo fue publicado originalmente en inglés en el blog global de Schneider Electric por “Frederic Godemel”.
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