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Comment la réglementation peut-elle réduire les gaz fluorés dans les réseaux électriques ?

Depuis le milieu du XXe siècle, l’hexafluorure de soufre (SF6) a été largement utilisé pour remplacer l’huile comme isolant dans les équipements électriques. Aujourd’hui, il est principalement utilisé dans les appareillages de commutation électrique. Le SF6 s’est avéré fiable et très efficace dans les applications où l’on peut s’attendre à la formation d’arcs électriques et son utilisation a permis de concevoir des appareils plus petits et plus propres et d’accroître la durabilité des équipements au fil du temps.

De l’avis de tous ou presque, le SF6 a donné d’excellents résultats dans les équipements électriques.

La question du réchauffement climatique

Cependant, le SF6 est également un gaz à effet de serre (GES). Il fait partie du groupe de composés connus sous le nom de gaz fluorés et se révèle être le GES le plus puissant en termes de potentiel de réchauffement global (PRG).

Ce constat a conduit à l’adoption de règles strictes visant à limiter les rejets de SF6 dans l’atmosphère. Ces mesures prévoient notamment une comptabilisation minutieuse de la production et de la distribution du SF6 ainsi que des limites à son utilisation.

Aux États-Unis, l’Agence de protection de l’environnement (EPA) s’intéresse au SF6 depuis 1997. En 2012, elle a imposé de déclarer les équipements dont la capacité nominale est égale ou supérieure à 17,820 livres (8,083 kg), ce qui a permis de réduire considérablement les émissions. De nombreux États tels que la Californie, mais aussi Washington, l’Oregon, le Massachusetts et le New Jersey ont suivi cet exemple en instaurant des réglementations de déclaration du SF6 et en réduisant les émissions autorisées.

Dès le milieu de l’année 2000, le programme européen sur le changement climatique (PECC) a identifié la réduction du SF6 comme un élément clé des initiatives pour réduire les émissions de GES et respecter les engagements pris par l’UE dans le cadre du protocole de Kyoto. Parmi ces projets figuraient l’interdiction à terme de certains gaz fluorés dans des applications spécifiques, ainsi que le renforcement des contrôles opérationnels des systèmes utilisant ces gaz et la limitation de leur production et de leurs activités d’importation et d’exportation. Ces efforts se sont poursuivis dans le cadre de l’accord de Paris sur le climat de 2015. La prochaine conférence des Nations Unies sur le changement climatique étant prévue pour novembre 2020, de nombreux pays participants élaborent actuellement des mises à jour de leurs plans climatiques, ou contributions déterminées au niveau national (CPDN). Les défenseurs de l’environnement prévoient que 2020 pourrait marquer un tournant dans la réduction des GES, ce qui entraînerait un renforcement encore plus rapide des réglementations.

Les gaz fluorés, y compris le SF6, sont de plus en plus soumis à des réglementations locales et régionales visant à limiter leur utilisation afin d’atteindre les objectifs environnementaux et de durabilité applicables.

Ours polaire sur une large surface de glace

Des résultats positifs, mais des défis encore à relever

La réduction des GES a considérablement progressé dans les applications telles que les propulseurs d’aérosols et la climatisation. Ainsi, l’industrie automobile et les fabricants de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation en général ont, depuis plusieurs années, abandonné progressivement l’utilisation des réfrigérants à base de HFC. Certaines utilisations du SF6, comme dans la production de magnésium, ont également été réduites de manière drastique. Toutefois, il continue d’être utilisé dans plusieurs applications.

85 % du SF6 produit actuellement est utilisé dans les appareillages électriques haute et moyenne tension ainsi que dans d’autres équipements électriques à isolation dans le gaz. Les données relatives à ces systèmes scellés, comme ceux utilisés en MT, font état de taux de perte très faibles de 0,1 % sur l’ensemble du cycle de vie. Les autres utilisations du SF6 lorsque le gaz ne se trouve pas dans un système scellé sont notamment les applications médicales, métallurgiques et électroniques (comme les cartes de circuits imprimés). Bien que ces applications ne représentent qu’une faible part de l’utilisation du SF6, elles contribuent dans une proportion similaire à celle du SF6 rejeté dans l’atmosphère par l’industrie électrique.

Quelles sont les règles actuelles et vers quoi tendent-elles ?

Dans l’Union européenne

L’UE s’est fixé pour objectif de réduire de deux tiers ses émissions de gaz fluorés d’ici 2030. Même si cette réduction proviendra en grande partie d’une plus faible utilisation des gaz couverts par le protocole de Montréal, le SF6 fait partie intégrante du dispositif.

Parmi les mesures spécifiques mises en œuvre figurent la limitation de la quantité totale d’hydrofluorocarbures pouvant être vendus dans l’UE, l’interdiction de l’utilisation de certains gaz fluorés dans de nombreux nouveaux types d’équipements et la prévention des émissions de SF6 par la surveillance, l’entretien et la récupération des gaz en fin de vie (EoL).

La récupération du SF6 revêt une importance particulière. Le facteur d’impact du SF6 le plus néfaste pour le climat concerne les émissions potentielles des équipements en fin de vie. Ce processus pour une unité d’appareillage de commutation HTA englobe le parcours final du SF6, depuis son extraction de l’appareillage de commutation jusqu’à son transport, son recyclage ou sa destruction. Des réglementations européennes relatives à la manipulation et à la récupération du SF6 existent, mais leur mise en œuvre est incertaine.

Le Fraunhofer Institute for Energy Economics estime que le comportement des différents utilisateurs de SF6 varie de la bonne manipulation à la négligence, selon que l’appareillage de commutation est la propriété d’une grande compagnie d’électricité ou d’un acteur du marché privé plus fragmenté. Fraunhofer évalue les fuites de SF6 au cours de cette étape du cycle de vie comme suit :

  • meilleures pratiques des grandes entreprises : 1,5 %
  • fuites réelles, meilleure estimation : 10 %
  • pire cas : 40 %

Seuls un renforcement de la réglementation sur le déclassement des équipements au SF6 et/ou l’application de la politique existante peuvent résoudre ce problème.

Aux États-Unis

En Californie, ce type de réglementation est promulgué par l’Air Resources Board (ARB) de l’État. Bien qu’un calendrier d’élimination progressive soit actuellement en place, il comprend des limitations de plus en plus strictes des taux d’émissions de SF6 autorisés, qui, en 2020, ont atteint leur niveau le plus bas à seulement 1 %. Les mesures actuelles prévoient une élimination progressive de l’utilisation du SF6, en commençant par les équipements de 72 kV ou moins à la fin de l’année 2024. Son utilisation dans des équipements à plus haute tension aura lieu fin 2026 et 2028, les équipements ayant la tension nominale la plus élevée (550 kV) ne pouvant plus utiliser de SF6 à partir du 31 décembre 2030.

Limitations futures de la production de SF6

La plupart des lois régissant l’utilisation du SF6 portent sur la famille de gaz fluorés chimiquement similaires, communément appelés « gaz fluorés ». Cette famille comprend les hydrofluorocarbures (HFC), qui ont une durée de vie relativement courte, et les perfluorocarbures (PFC), qui peuvent rester dans l’atmosphère pendant de nombreuses années. Les HFC et les PFC ont été largement remplacés par des alternatives plus respectueuses de l’environnement. Ainsi, à mesure que les réglementations sur les gaz fluorés se durcissent, elles porteront de plus en plus sur le SF6.

Les technologies alternatives changent la donne

Les efforts de réglementation concernant l’utilisation du SF6 ont continué à se développer ces dernières années, principalement en Californie et dans l’Union européenne (UE). Ces réglementations ont pour la plupart accordé des dérogations pour la poursuite de l’utilisation du SF6 dans les appareillages de commutation à haute et moyenne tension au motif qu’il n’existait pas de technologies alternatives. Mais les fabricants, soucieux du long terme, se sont efforcés de développer des alternatives plus durables à la technologie basée sur le SF6 et plusieurs d’entre eux proposent désormais de nouvelles approches innovantes pour la conception, l’exploitation et la maintenance des appareillages de commutation. Ces nouvelles technologies ayant fait leurs preuves lors d’essais sur le terrain, l’UE et la Californie se montrent de plus en plus disposées à s’orienter vers une réduction accrue de la production et de l’utilisation du SF6. Ainsi, concernant l’usage de SF6 dans les applications d’appareillage de commutation à moyenne tension, la Commission européenne étudie actuellement la faisabilité de technologies alternatives au SF6 qui permettent de remplacer ce GES.

Les nouvelles technologies diffèrent d’un fabricant à l’autre, certains choisissant de se concentrer sur la réduction du PRG à l’aide de gaz de substitution. Certains équipementiers, dont Schneider Electric, ont décidé de contourner l’incertitude qui entoure ces nouveaux gaz de substitution non éprouvés et d’utiliser plutôt de l’air pur dans cette transition écologique. En plus d’être sûre pour les personnes et la planète, cette approche basée sur l’air réduit le risque réglementaire futur. La nouvelle gamme d’appareillages de commutation écologique et numérique, SM AirSeT, a déjà remporté le prix de l’efficacité industrielle au salon de Hanovre 2020 et a reçu le prestigieux prix iF Design Award en début d’année.

Pour en savoir plus sur les actions menées par Schneider Electric pour aider le secteur de la distribution électrique et les consommateurs à passer à une énergie plus durable, consultez notre page sur la technologie des appareillages de commutation moyenne tension sans SF6.

Découvrez également  notre page sur SM AirSet et notre communiqué de presse associé en cliquant ici.


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