Hva er status for utfasing av SF6–gass i koblingsanlegg og effektbrytere?

I denne bloggteksten får du en gjennomgang av dagens status for hva som finnes av SF₆-frie brytere for kraftnettet og hvordan EUs F-gassforordning og PFAS-reglement kan virke inn på utfasingen av SF₆ i kaftnettet.

Hvorfor SF₆ i strømbrytere?

Vi trenger strømbrytere på alle spenningsnivå i det elektriske kraftnettet. De må virke hver gang de får beskjed om å koble ut strømmen, både dersom det oppstår plutselige feil, eller når strømmen må kuttes for å rutes om ved planlagt vedlikehold på strømnettet.

En typisk strømbryter for transmisjonsnettet vårt (145 kV – 420 kV) har en levetid på 40-50 år og krever lite vedlikehold i løpet av denne tiden. Den er fylt med SF₆ (sulfurheksafluorid), og denne gassens egenskaper er mye av grunnen til at bryterne har så lang levetid. De kan nemlig håndtere store strømmer og spenninger med stor pålitelighet, i tillegg til at de er både kompakte og har en overkommelig pris.

Hva er problemet med SF₆?

Problemet med SF₆ er at gassen er den kraftigste klimagassen pr kilo sluppet ut vi kjenner til: Den har et globalt oppvarmingspotensial (GWP) som er 24 300 ganger høyere enn CO₂ [1].

Bruken av SF₆ har vært regulert i mange år, noe som heldigvis har ført til at utslippene har gått betraktelig ned siden 1990-tallet.

Magnesiumindustrien og deler av aluminiumindustrien brukte tidligere SF₆ for å forhindre oksidering av metallet. Dette førte til store utslipp. I 1991 var Norges SF₆-utslipp 84 000 kg. Samme år sto SF₆-utslipp for 6,3 % av Norges klimagassutslipp.

I dag er dette tallet mye lavere – godt under 0,5 %. Dette er takket være at bruk av SF₆ er faset ut i nesten alle andre sektorer bortsett fra kraftbransjen, selv om strenge krav har bidratt til å minimere utslipp også fra denne sektoren.

Likevel representerer SF₆-utslipp fra koblingsanlegg en betydelig andel av nettselskapers direkteutslipp av klimagasser. Statnett rapporterte for eksempel at 72 % av deres direkteutslipp  i 2024 kom fra SF₆.

For å møte samfunnets økte behov for mer fornybar kraft, er det behov for store utvidelser av det elektriske transmisjonsnettet de neste årene. Vi må derfor gjøre noe med SF₆-bryterne nå slik at både mengden installert SF₆, og det som lekker ut, ikke øker i årene fremover.

• Les mer om hva SINTEF gjør for å fase ut SF₆

Litt historikk om F-gassforordningene og utfasing av SF₆ i Europa og i Norge

Som nevnt er det strenge restriksjoner på bruken av SF₆. Disse er definert i Produktforskriften, og har blitt oppdatert jevnlig de siste tiårene. Her stilles krav til obligatorisk kursing og sertifisering av personer som skal jobbe med å håndtere SF₆-gass, krav til rapportering av utslipp, og hvilke formål man kan bruke SF₆ til. I 2023 innførte også Skatteetaten en høy avgift på import av SF₆, særlig relatert til innkjøp som følge av lekkasjer og behovet for etterfylling.

EU er også aktive, og i februar 2024 oppdaterte de sin F-gassforordning. Her er det satt sluttdatoer for bruk av SF₆ i nye strømbrytere og koblingsanlegg (gitt at det finnes SF₆-frie alternativer på markedet). Den første sluttdatoen er allerede januar 2026, og gjelder mellomspenningsanlegg opp til og med 24 kV.

Fra januar 2032 skal i utgangspunktet alle nye strømbrytere som settes i drift i nettet være SF₆-frie. Norge jobber med å oppdatere den norske Produktforskriften slik at den også inkluderer EU sin F-gassforordning, men dette viser seg å ta litt tid. Vi vet derfor ikke eksakt når disse reglene blir gjeldene i Norge, men både netteiere og produsenter av brytere i Norge har allerede begynt utfasingen.

Hvilke alternativer er tilgjengelige?

Det neste spørsmålet blir da om industrien har utviklet mer miljøvennlige og pålitelige alternativer til SF₆-brytere, og om nettselskapene er villige til å ta disse i bruk?

Det korte svaret er ja. Det litt lengre svaret er at dette er noe mer komplisert, og inneholder flere forbehold og en del usikkerhet. Jeg skal i de neste avsnittene gjøre et forsøk på å beskrive situasjonen slik den fremstår nå, men først skal jeg si litt om hvilke alternativer som finnes på markedet

Mellomspening / distribusjonsnivå

For mellomspenning (distribusjonsnettnivå) har EU satt et krav om at man ikke kan bruke noen gasser som inneholder fluor, uavhengig av hvilken GWP-verdi gassen eller gassblandingen har. Det betyr at man må bruke gassblandinger, som trykksatt luft eller blandinger med CO₂ / N₂ / O₂ (karbondioksid, nitrogen og oksygen). Til selve strømbrytningen bruker man enten den samme gassblandingen eller, enda oftere, vakuumteknologi, som har vært vanlig i kombinasjon med SF₆ i flere tiår allerede.

Det finnes med altså flere løsninger som oppfyller de tekniske kravene for bryteevne og elektrisk isolasjonsevne, men utfordringen har vært å lage disse løsningene like kompakte som dagens SF₆-fylte anlegg. Luft og CO₂ har nemlig vesentlig lavere bryte- og isolasjonsevne enn SF₆, og man må derfor opp i fyllingstrykk, noe som kompliserer kapslingen til bryterne.

I tillegg har det vært viktig at alternativet ikke blir for kostbart, siden mellomspenningsbrytere behøves og selges i store antall. Likevel tilbyr de fleste bryterprodusenter for mellomspenning nå SF₆-frie produkter og løsninger for spenningsnivå til og med 24 kV, og er dermed klare for den første utfasingsfristen til EU.

Høyspenning / transmisjonsnivå

For transmisjonsnettnivået har utfordringen vært å finne et alternativ som i det hele tatt klarer å bryte de store strømmene som kan oppstå ved kortslutningsfeil i nettet, i kombinasjon med de høye spenningene. Ulike produsenter har satset på ulike løsninger / teknologier:

1) Fluoronitril (C4F7N) blandet med CO₂ og O₂

I 2015 annonserte GE Vernova (den gang Alstom) at de sammen med 3M utforsket en ny gass som kunne erstatte SF6 i brytere, nemlig C₄F₇N, også kalt Novec4710. Denne gassen har betydelig lavere GWP enn SF₆, men fortsatt så god isolasjonsevne at den selv i små konsentrasjoner sammen med CO₂ og O₂ tillater koblingsanlegg av samme størrelse som SF₆-teknologi (ved litt høyere gasstrykk). Ved å gjøre noen forbedringer av bryterdesignet får man også til å bryte like store strømmer som tidligere.

Hitachi Energy har fulgt i GE’s spor, og strømbryterteknologi helt opp til 550 kV og 63 kA er nå tilgjengelig på markedet (stort sett for bruk i såkalte gassisolerte koblingsanlegg, GIS) . Statnett har bestilt minst åtte nye 420 kV GIS-anlegg med denne gassblandingen. For 145 kV er det allerede flere anlegg i drift i det norske strømnettet.

2) C₄F₇N med CO₂

C₄F₇N brukes også i kombinasjon med CO₂ alene (uten O₂), og her er GIS-anlegg fra Hyundai Electric for 145 kV tilgjengelig på markedet. Andre selskap har signalisert at de også vurderer denne gassblandingen for sine løsninger for 145 kV og høyere spenninger.

3) Vakuumteknologi for strømbrytning og trykksatt N₂ og O₂ for elektrisk isolasjon

En annen løsning som er utviklet er å ta suksessoppskriften fra mellomspenningsnivå og skalere opp, dvs. å bruke vakuumbrytere også på transmisjonsnivå.

Utfordringen har vært at vakuum ikke skaleres like lett opp som gass når man øker spenningen. Med en gass kan man både øke isolasjonsavstander og trykk for å forbedre isolasjonsevnen, men med vakuum må man klare seg ved å øke avstand. I tillegg leder ikke vakuum varme så godt som en gass, slik at man kan få utfordringer dersom det er for store laststrømmer som skal gå gjennom bryteren i lukket stilling.

Siemens Energy har likevel klart å utvikle vakuumbrytere med en blanding av N₂ / O₂ som isolasjonsgass rundt bryteren til minst 145 kV. I Norge finner man nå hundrevis av slike brytere, både som GIS-anlegg og som luftisolerte utendørsbrytere. GIS-anleggene er noe større enn tilsvarende SF₆-anlegg, mens utendørsbryterne har lignende dimensjoner.

Teknologien er dessverre ikke helt klar for 420 kV, men første pilot på et utendørsanlegg starter opp hos Statnett i slutten av 2026.

Mitsubishi, Hyosung, Toshiba og andre har utviklet GIS-anlegg for 72,5 kV (i noen tilfeller 84 kV), men det er litt uklart om alle har planer eller klarer å skalere vakuumteknologien opp til 145 kV og høyere spenninger. Mitsubishi har vist fram sin 145 kV vakuumbryter, mens Toshiba har annonsert at de vurderer gassbryter for høyere spenninger. Et par kinesiske selskap (Sieyuan og Pinggao) har også lansert 145 kV-GIS, som etter hvert blir tilgjengelige på det europeiske markedet.

4) Vakuumteknologi med N₂

I likhet med C₄F₇N og CO₂ finnes også vakuumteknologi i kombinasjon med kun nitrogen. Kinesiske Pinggao har utviklet en utendørs 252 kV vakuumbryter med N₂-isolasjon som har vært i drift i det kinesiske transmisjonsnettet siden 2024.

5) CO₂ og O₂

Denne  gassblandingen er brukt i utendørsbrytere for transmisjonsnettet av Hitachi Energy, GE Vernova og andre. Dette er brytere som bruker CO₂ / O₂ både til strømbrytning og som isolasjonsgass. Bryterne er tilgjengelige både for 145 kV og 420 kV, og har sammenlignbare dimensjoner med tilsvarende SF₆-brytere.

Mange muligheter og mye nytt

Som listen over viser, er det både mange alternativer og mye å sette seg inn i for nettselskap som nå skal ut og kjøpe og bli kjent med ny bryterteknologi.

For hver teknologiløsning må man ha eget utstyr for gasshåndtering, og se etter ulike ting når man vurdere tilstanden til bryteren. Likevel har både Statnett og de norske nettselskapene vært offensive og villige til å bestille og ta i bruk ny bryterteknologi selv før EU-fristene, i et genuint ønske om å redusere sine klimagassutslipp.

Oversikten over viser også at det allerede er flere SF₆-frie alternativer for 145 kV, både luftisolerte brytere for utendørsanlegg og GIS-anlegg. GIS-anlegg med C₄F₇N og luftisolerte brytere med CO₂ / O₂ på 420 kV er også tilgjengelig, og dermed har man i utgangspunktet dekket behovet for de høyeste spenningsnivåene i transmisjonsnettet i Norge og Europa.

Kompliserte regler og mye usikkerhet

Det er likevel et ‘men’ her. EUs F-gassforordning har nemlig litt mer kompliserte regler enn at de setter sluttdatoer for SF₆ i nye anlegg, og forbyr bruk av fluor-baserte gasser for mellomspenning.

I utgangspunktet har de også grenseverdier for GWP-verdi for høyspenningsnivå. En gassblanding som inneholder C₄F₇N havner på en total GWP-verdi på ca. 400-800, og omfattes dermed av strengere regler enn vakuum med N₂ /O₂, samt CO₂ / O₂, som har GWP < 1. Reglene i EUs F-gassforordning sier:

• Fra 1. januar 2028 kan man kun installere 145 kV-anlegg med C₄F₇N dersom bare én aktør har tilbudt en løsning med GWP < 1.
• Fra 1. januar 2030 kan man kun installere 145 kV-anlegg med C₄F₇N dersom ingen aktør har tilbudt en løsning med GWP < 1.
• Fra 1. januar 2032 kan man kun installere 420 kV-anlegg med C₄F₇N dersom bare én aktør har tilbudt en løsning med GWP < 1.
• Fra 1. januar 2034 kan man kun installere 420 kV-anlegg med C₄F₇N dersom ingen aktør har tilbudt en løsning med GWP < 1.

(Merk at det er enda litt mer komplisert enn de som fremstilles her, for det kommer også litt an på bestillingsdato vs. installasjonsdato.)

Det betyr altså at den teknologien som først var ute med å kunne erstatte SF₆ for alle spenningsnivå også er den teknologien som trues med å bli forbudt, bare noen år etter SF₆.

Samtidig er det et ‘men’ til her; for i den samme forskriften er det enda et unntak som kan bli redningen for C₄F₇N-basert teknologi. Dette unntaket peker på et annet direktiv, Ecodesign for Sustainable Products Regulation (ESPR), som kartlegger visse produkter etter sitt CO₂-avtrykk gjennom hele livsfasen av et produkt.

Dersom ESPR tar for seg bryterteknologi, og man kan vise til at bryterteknologi basert på C₄F₇N har et lavere CO₂-avtrykk enn andre alternativer, vil dette trumfe regelen om GWP-grense. Brytere med C₄F₇N er mer kompakte og trenger mindre materialer enn de andre alternativene, og det er dermed sannsynlig at C₄F₇N-teknologi vil kunne benytte seg av dette unntaket.  

Dessverre, for de som lager og bruker denne teknologien, er ikke strømbrytere omfattet i den nye arbeidsplanen til ESPR for 2025-2030, selv om det er eksplisitt nevnt at det kan hende strømbrytere blir med likevel. Vi vet derfor ikke ennå, og kanskje ikke før om flere år, om C₄F₇N-gassen har en fremtid i transmisjonsnettet.

Dette skaper usikkerhet både for de som skal selge disse bryterne, nettselskapene som kjøper brytere for de neste 40-50 årene, og de som eventuelt skal vurdere om det er god økonomi i å lage gassen. Så lenge det ikke finnes 420 kV strømbrytere med gass som har GWP < 1 på markedet, fører det i verste fall til at man tyr til SF₆-teknologi noen år lenger enn nødvendig.

PFAS – enda et usikkerhetsmoment

Det finnes også et siste ‘men’ eller usikkerhetsmoment, som kan slå beina under både C₄F₇N-baserte koblingsanlegg og alle gassbrytere (dvs. alt utenom vakuumbrytere [2].

I Europa jobbes det nå intenst med et bredt PFAS-restriksjonsforslag. PFAS står for «per- og polyfluoroalkylstoffer». PFAS er alle molekyler som inneholder mer enn to karbonatom som er koblet til fluoratomer, og dette inkluderer blant annet både C₄F₇N og plasten teflon, som for eksempel blir brukt som dysemateriale i gassbrytere, og flere andre steder.

Restriksjonsforslaget omfatter ikke én applikasjon eller ett eller et fåtall stoffer; den prøver å dekke alt.

Det er en stor jobb å kartlegge sikkerhetsrisiko knyttet til ulike PFAS og de sosioøkonomiske konsekvensene av et eventuelt forbud. Både forslaget og tidslinja har blitt endret siden forslaget først ble presentert i starten av 2023.

Vi vet ikke når en eventuell beslutning tas (siste estimat er i 2028), men forslaget, sånn det står nå (oppdatert i august 2025), foreslår at både teflondyser og C₄F₇N skal bli helt forbudt i nye produkter 6,5 år etter at en eventuell PFAS-restriksjon trer i kraft (og med en enda kortere frist for brytere til og med 145 kV). For reservedeler er det foreslått 20 års utsettelse av dette forbudet [3].

Hvis forslaget går gjennom som det er formulert nå, vil dette påvirke både eksisterende, nyinnkjøpte og fremtidige koblingsanlegg. Det vil også påvirke hva som i det hele tatt vil være lov å selge [4].

Så, hva nå?

Hvis det lange svaret forvirret mer enn forklarte, skal jeg prøve meg på en liten oppsummering:

• SF₆ skal fases ut som isolasjons- og brytergass i distribusjons- og transmisjonsnettet, og dette vil være et positivt tiltak for å redusere direkteutslipp av klimagasser fra nettet og nettselskapene.
• Det har kommet teknisk lovende alternativer på de fleste spennings- og strømnivå, og man er i rute med teknologiutvikling sammenlignet med fristene som er definert i EU.
• Det kan likevel hende at man må ta en ny runde med teknologiutvikling og at en del av de SF₆-frie bryterne som installeres nå og de neste årene også blir forbudt på sikt, men da for nye anlegg, ikke de eksisterende. Dette skaper en del usikkerhet med tanke på hva man skal investere i og satse på. Denne usikkerheten kommer nok ikke til å bli avklart før om noen år.
• Behovet for brytere og nettkomponenter øker i takt med den økende elektrifiseringen av samfunnet, og det er viktig at det finnes pålitelig bryterteknologi på markedet med et stort nok produksjonsvolum.

Les mer om hvordan SINTEF jobber med å finne erstatninger for SF₆. To av prosjektene vi jobber med i akkurat nå er blant annet EU-prosjektet MISSION og IPN-prosjektet FreeSwitch.

Fotnoter og utdypinger

[1] I et 100-årsperspektiv. Hvis vi regner for hele den atmosfæriske levetiden er det enda høyere.

[2] Med forbehold om at teflonen som brukes i en del vakuumbrytere som glideflater eller i fett/smørning erstattes med noe annet.

[3] Her er reglene ganske komplekse, og det er noen år ekstra utsettelse for enkelte reservedeler (opptil 33,5 år), og noen få ting kan få livslang utsettelse inkludert kanskje refylling av nitrilgass på eksisterende anlegg.

[4] Husk også at bakgrunnen for PFAS-restriksjonsforslaget er motivasjonen for å fjerne potentielt farlige stoffer fra naturen og mennesker.