Ochrona klimatu a kontrola urządzeń z SF6

Heksafluorek siarki, zgodnie z definicją, jest nieorganicznym związkiem chemicznym, powstałym z siarki (S) i fluoru (F), o wzorze sumarycznym SF6. W normalnych warunkach jest bezbarwnym, bezzapachowym i nietrującym gazem, który jest niepalny, trudno reagujący i zachowuje się podobnie do azotu (N). SF6 zaliczany jest do fluorowanych gazów cieplarnianych (F-gazy), które ze względu na długi czas przebywania w atmosferze wpływają na podwyższenie temperatury, szkodząc klimatowi. Współczynnik ocieplenia globalnego (GWP) SF6 wynosi 22 800, co czyni go najmocniejszym dotychczas znanym gazem cieplarnianym. Współczynnik ten oznacza, że kilogram tego związku w ciągu 100 lat ma takie samo działanie, jak 22 800 kg dwutlenku węgla (CO2). Gaz ten rozkłada się w atmosferze dopiero po upływie 3200 lat.

Aspekty prawne

Związki fluorowęglowodorów, jak SF6, nie występują w naturze. Są produkowane chemicznie i wykorzystywane m.in. jako medium izolacyjne w rozdzielnicach wysokiego i średniego napięcia, do gaszenia łuku elektrycznego, w sprzęcie wojskowym, do wytrawiania półprzewodników oraz produkcji aerozoli w puszkach.

Fluorowane gazy cieplarniane objęte są nadzorem wynikającym z zapisu międzynarodowych Protokołów z Montrealu i Kioto. Głównym zadaniem Protokołu z Montrealu podpisanego w 1987 r. jest przeciwdziałanie tworzeniu się dziury ozonowej i wprowadzenie obowiązku redukcji substancji niszczących warstwę ozonową, jak np. HCFC. Protokół z Kioto, uzupełniający ramową konwencję Narodów Zjednoczonych i obowiązujący od 2005 r., zawiera także postanowienia dotyczące zmniejszenia emisji gazów. Postanowienia te dotyczą zarówno F-gazów HFKW, FKW, SF6 oraz trójfluorku azotu (NF3), jak również zwykłych gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4) oraz podtlenku azotu (N2O, nazywanego także gazem rozweselającym). Umowa narzuca sygnatariuszom redukcję emisji gazów cieplarnianych o minimum 5,2% rocznie w porównaniu z 1990 r. Z późniejszego badania umowy międzynarodowej wynika, że do 2050 r. emisja gazów powinna zostać zredukowana o 80–95%. Tylko w ten sposób można zapobiec negatywnemu wpływowi na klimat i ograniczyć globalne ocieplenie do około 2 °C.

Do dzisiaj Protokół z Kioto ratyfikowało 191 państw, w tym wszystkie duże kraje przemysłowe, z wyjątkiem Stanów Zjednoczonych. Kraje członkowskie UE sformułowały na podstawie tych postanowień własne cele dotyczące ochrony klimatu, obowiązujące w ramach prawa UE i prawa krajowego. Rozporządzenie w sprawie F-gazów zawiera opis dwustopniowego planu działania służący obniżeniu emisji gazów w krajach członkowskich UE: o 72–73% do 2030 r. oraz o 70–78% do 2050 r. w porównaniu z 1990 r. Przeliczając te wartości na konkretne liczby – 70 mln ton ekwiwalentu CO2 zostałoby zmniejszone o połowę.

W przeciwieństwie do Protokołów z Montrealu i Kioto europejskie rozporządzenie zawiera także konkretne działania służące realizacji tego celu. Wyroby zawierające wypełniacz lub medium izolacyjne w postaci SF6 nie mogą być już wprowadzane do obrotu. W przeszłości wymóg ten dotyczył butów sportowych, opon samochodowych oraz szyb zespolonych. Od tej chwili producenci muszą używać materiałów przyjaznych dla środowiska. W kolejnych latach rozporządzenie będzie stopniowo ograniczało produkcję, import, eksport oraz stosowanie wodorofluorowęglowodorów. W tym celu Komisja Europejska utworzyła specjalny rejestr służący zarządzaniu kontyngentami, które ograniczają dopuszczalne ilości użytkowe.

Wymagania względem urządzeń

Surowe postanowienia uzupełnione zostały przez zalecenie, aby istniejące i nowo powstające urządzenia zawierające F-gazy poddawać w przyszłości skuteczniejszym i regularniejszym kontrolom. W związku z tym wszystkie urządzenia, w których używa się gazów w ilości przekraczającej 500 ton ekwiwalentu CO2, należy wyposażyć w system wykrywania wycieków i raz na 12 miesięcy poddawać odpowiedniej kontroli. W przypadku braku systemu wykrywania wycieków okres kontrolny skraca się o połowę.

Wprawdzie ta część rozporządzenia będzie obowiązywać od 1 stycznia 2017 r., jednak w poszczególnych gałęziach przemysłu przygotowania do niej prowadzone są już teraz. Zaostrzone wymogi muszą bowiem spełniać nie tylko podmioty zarządzające urządzeniami i sieciami, ale także ich dostawcy i zleceniobiorcy. W tej sytuacji również technice pomiarowej przypada bardzo ważna funkcja, dlatego firma WIKA dopasowała swoje rozwiązania pod kątem wymogów rozporządzenia. Zaliczają się do nich czujniki gęstości gazów model GDM 233.52.10 do zadań kontrolnych w zbiornikach zamkniętych oraz czujniki emisji GA35 służące do kontroli stężenia SF6 w powietrzu (fot. 1).

Dział obsługi SF6, firmy Wika

Mając na względzie zmiany rozporządzenia dotyczącego F-gazów, firma Wika wprowadziła ponadto dział obsługi SF6, którego zadaniem jest wspieranie podmiotów przy wdrażaniu nowych regulacji prawnych. Zgodną z rozporządzeniem kontrolę wszystkich przyrządów zawierających SF6 przeprowadza akredytowane centrum kalibracji i mobilny serwis kalibracyjny. W przypadku tego rodzaju kalibracji działanie elektrycznych punktów załączających sprawdzane jest za pomocą specjalnie w tym celu wyprodukowanych przyrządów serwisowych i referencyjnych, a polega na sprawdzaniu urządzenia przy wzroście i spadku ciśnienia.

Oprócz kontroli urządzenia serwis obejmuje także kontrolę wycieków, która jest zgodna z kontrolą szczelności określoną w rozporządzeniu. Używany do tego detektor gazu GIR-10 firmy WIKA wykrywa nawet najmniejsze stężenie wynoszące do 0,6 ppmv. Dzięki temu podmioty zarządzające urządzeniami i sieciami mogą przedsięwziąć środki, które pozwolą zapobiec zakazanemu ulatnianiu się gazów do atmosfery. Dział obsługi SF6 uzupełnia usługę analizy jakości, która polega na badaniu heksafluorku siarki na obecność więcej niż 10 dodatkowych substancji.

Rozpoznane zanieczyszczenia lub produkty rozkładu, do których należą woda (H2O), dwutlenek siarki (SO2), czterofluorek siarki (SF4) oraz fluorek sulfurylu (SO2F2), mogą powstawać z różnych przyczyn, np. wycieki, częściowe wyładowania, iskry lub erozje łukowe. Cała usługa dotycząca SF6 opiera się na normie EN 60480, w której zawarte są wytyczne dotyczące kontroli, oczyszczania i ponownego stosowania tego gazu. Wszystkie czynności wykonywane są przez certyfikowany, specjalistyczny personel. Tym samym spełniona zostaje również ta część rozporządzenia, która określa program certyfikacji oraz kontroli dotyczący prac instalacyjnych, konserwacyjnych, utrzymania i napraw, unieruchomienia, prób szczelności oraz odzysku gazu.

Każde zlecenie przeprowadzone przez dział obsługi SF6 zostaje podsumowane w postaci dokumentacji zawierającej wszystkie przeprowadzone czynności oraz ich wyniki. Dzięki temu podmioty zarządzające urządzeniami i sieciami zostają również odciążone z obowiązku prowadzenia dokumentacji wynikającego z rozporządzenia UE z 2014 roku (fot. 2).

Podsumowanie

Nawet po 2017 r. zmiana i ochrona klimatu nie zejdą z porządku obrad. Do momentu, w którym przedsiębiorstwa energetyczne nie będą miały alternatywy dla SF6, redukcja emisji gazów jest jedynym wyjściem pozwalającym chronić atmosferę. Jest to zadanie, które wszyscy zainteresowani powinni wykonać wspólnie. Poza tym nikt nie może pozwolić sobie na lekceważenie wytycznych rozporządzenia, bowiem sankcje grożące w przypadku nieprzestrzegania postanowień są bardzo dotkliwe.

źródło: Automatyka 5/2016