Réduction des émissions de SF6 dans les appareillages électriques haute-tension

Pour faire face au réchauffement climatique, la division Grid Solutions de GE a développé le gaz g3 qui représente une alternative à l’usage du SF6 - dont le pouvoir réchauffant et la rémanence dans l’atmosphère sont très importants - pour l’isolation et la coupure des appareillages de réseaux électriques haute tension à 420 kilovolts.

Leviers de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES)

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Sobriété énergétique et ressources

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Décarbonation de l’énergie

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Amélioration de l’efficacité énergétique

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Amélioration
de l’efficacité en ressources non énergétiques

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Absorption d’émissions

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Financement d’émetteurs bas-carbone ou désinvestissement d’actifs carbonés

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Réduction des autres gaz à effet de serre

Objectifs recherchés

Proposer des solutions alternatives à l’usage du SF6 pour l’isolation et la coupure des appareillages haute tension. Le projet de développement du disjoncteur appelé LifeGRID est supporté par l’Union Européenne, via le programme LIFE.

Depuis la fin des années 60, en raison de ses propriétés isolantes remarquables, l’hexafluorure de soufre (SF6) était le gaz le plus utilisé dans les appareillages de commutation et de mesure des postes électriques haute tension, « nœuds stratégiques » des réseaux électriques. L’industrie du transport de l’électricité́ représente environ 80 % de l’utilisation mondiale du SF6.

 

Cependant, le SF6 est listé comme gaz à effet de serre. Il génère, en cas de fuite, 23 500 fois plus d’émissions que le CO2 et peut demeurer dans l’atmosphère jusqu’à 3 200 ans.

 

L’alternative de GE au gaz SF6, utilisé comme gaz d’isolation et de coupure des appareillages de commutation, est le gaz g3. C’est le fruit de dix années de recherche et de développement par ses équipes en France, en Allemagne et en Suisse, en collaboration avec le groupe 3M. Le mélange de gaz g3 est constitué de dioxyde de carbone, d’oxygène, et du fluide diélectrique 3M™ Novec™ 4710 de la gamme des fluoronitriles. Le fluoronitrile a été identifié par les experts en R&D de GE comme l’additif le plus adapté au CO2 et à l’O2 pour obtenir l’avantage environnemental visé d’une alternative au SF6 sans compromis en termes de performances techniques et d’encombrement de l’équipement. Le potentiel de réchauffement global (PRG) du gaz g3 employé dans les appareillages de GE est inférieur à celui du SF6 à plus de 99 %. En termes de performances techniques, les équipements haute tension isolés au gaz g3 offrent le même niveau de performance que les produits isolés au SF6. Ils présentent le même encombrement physique et fonctionnent dans les mêmes conditions ambiantes (jusqu’à -30°C). Un récent rapport de la Commission européenne a conclu que les appareillages de commutation utilisant les fluoronitriles pourraient être la seule alternative au SF6 lorsque l’espace est limité (en zone urbaine par exemple).

Les essais sur un disjoncteur de poste électrique à 420 kV et 63 kA, isolé au gaz g3 sont en cours et permettront de démontrer que la technologie g³ peut être appliquée à tous les autres niveaux de haute tension des réseaux électriques européens.

A terme, lorsque tous les produits g3 seront disponibles, c’est 10 000 tonnes de SF6 qui ne seront plus ajoutées annuellement sur les réseaux électriques.

D’autre part, le gaz g3 peut être utilisé en remplacement du SF6 dans les accélérateurs de particules.

Scope(s) d'émissions

sur le(s)quel(s) le projet a un impact significatif

  • Scope(s) d’émissions
  • Description et quantification des émissions de GES associées
  • Précisions sur le calcul

Scope 1

Émissions directes générées par l’activité de l’entreprise.

Scope 2

Émissions indirectes associées à la consommation d’électricité et de chaleur de l’entreprise.

Scope 3

Émissions induites (en amont ou en aval) par les activités, produits et/ou services de l’entreprise sur sa chaine de valeur.

Absorption d’émissions

Création de puits de carbone, (BECCS, CCU/S, …)

Émissions évitées

par les activités, produits et/ou services de l’entreprise ou par le financement de projet de réduction d’émissions.

Emissions évitées - Remplacement du SF6 (GWP 23 500) par le gaz g3 (GWP 408) dans les équipements haute tension

  • Quantification : 825 tCO2eq/an sur les 40 ans d’exploitation de l’appareil

Le calcul est basé sur l’analyse de cycle de vie de l’équipement.

Pour un poste électrique 420 kV GIS moyen (10 travées disjoncteur et 100 m de ligne à isolation gazeuse) le gain sera de l’ordre de 33 000 tonnes de CO2eq sur les 40 années d’exploitation de l’appareil, soit 825 tCO2eq/an sur les 40 ans d’exploitation du poste.

Les points clés

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Montant de l’investissement réalisé

4 M€ dont 2,2 M€ viennent de la contribution de l’Union Européenne via le programme LIFE

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Date de démarrage du projet

2019

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Localisation

France et Ecosse

Niveau de maturité

Test prototype en laboratoire (TRL 7)

Test en réel (TRL 7-8)

Prototype pré-commercial (TRL 9)

Mise en œuvre à petite échelle

Mise en œuvre à moyenne ou grande échelle

Rentabilité économique du projet

Court terme (0-3ans)

Moyen terme (4-10 ans)

Long terme (> 10 ans)

Images / Vidéos

En remplaçant le SF6 par le gaz g3 dans les équipements haute tension, le projet limite les risques de fuites qui peuvent générer 23 500 fois plus d’émissions que le CO2 et peuvent demeurer dans l’atmosphère jusqu’à 3 200 ans. En ce sens, ce projet contribue à l’Objectif de Développement Durable 13 « Mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques ».

La démonstration de la capacité à remplacer le SF6 par le gaz g3 sur le plus haut niveau de performance des réseaux en Europe (420 kV, 63 kA), permet d’envisager le déploiement de cette technologie pour toutes les applications haute tension utilisant le SF6 aujourd’hui.

Pour faciliter le déploiement de cette technologie, GE a également signé avec Hitachi – ABB Power Grids un accord de licence qui permettra à Hitachi-ABB Power Grids de développer des équipements utilisant la même technologie : https://www.gegridsolutions.com/press/gepress/pdfs/2021/pr_ge’s%20grid%20solutions%20and%20hitachi-abb%20cross-licensing%20agreement_21april2021_french.pdf

Dans le cadre du projet LIFE, des partenariats ont été établis avec des universités et des centres de recherche européens tels que le Leibniz Institute for Plasma Science and technology (Allemagne) et l’Université́ de Technologie de Brno (République Tchèque).