استُخدم سادس فلوريد الكبريت (SF6) على نطاق واسع كغاز عازل ومُخمد للقوس الكهربائي في معدات التبديل المعزولة بالغاز (GIS) ذات الجهد المتوسط والعالي. يعود استخدام سادس فلوريد الكبريت كوسط عازل إلى ثلاثينيات القرن الماضي، ولكنه اكتسب أهمية تجارية في ستينياته، لا سيما في تطبيقات الجهد العالي. بمرور الوقت، امتد استخدامه ليشمل قطاع الجهد المتوسط، مما جعل معدات التبديل المعزولة بالغاز (GIS) القائمة على سادس فلوريد الكبريت مكونًا أساسيًا في البنية التحتية للطاقة حول العالم.
تنبع شعبيته من خصائصه العازلة الكهربائية الممتازة، وعدم قابليته للاشتعال، وعدم سميته، واستقراره الحراري. يبقى سادس فلوريد الكبريت مستقرًا كيميائيًا حتى 500 درجة مئوية، ولا يُسبب تآكلًا للمعدات، ويتميز بمعدل تحلل منخفض بعد القوس الكهربائي، مما يجعله خيارًا أفضل مقارنةً بالبدائل الأخرى مثل معدات التبديل المعزولة بالهواء (AIS) أو معدات التبديل المعزولة بالصلب (SIS). تستفيد أنظمة GIS من هذه الخصائص من خلال تقليل حاجتها للصيانة، وتصميمها المدمج، وموثوقيتها العالية.
ومع ذلك، ورغم هذه المزايا، يُعدّ سادس فلوريد الكبريت غازًا دفيئًا رئيسيًا، إذ تبلغ إمكانية إحداثه للاحترار العالمي (GWP) 23,500 مرة أكثر من ثاني أكسيد الكربون، وفقًا لما حدده بروتوكول كيوتو. ويدفع الضغط التنظيمي المتزايد عالميًا إلى التخلص منه تدريجيًا في المستقبل القريب.
مع اقتراب وحدات GIS المُركّبة في ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي من نهاية عمرها التشغيلي، تُثار مخاوف بشأن كيفية إدارة سادس فلوريد الكبريت المُستخدَم. بالإضافة إلى ذلك، بمجرد سريان الحظر التنظيمي، ستصبح إدارة مخزونات سادس فلوريد الكبريت الحالية مشكلةً مُلحّة. نستعرض أدناه الخيارات المتاحة للتعامل مع سادس فلوريد الكبريت المُستخدَم.
SF6 GAS[/caption]
حاليًا، يتوفر لمستخدمي معدات التوزيع، بما في ذلك شركات المرافق والمشغلين الصناعيين، ثلاثة خيارات رئيسية للتعامل مع سادس فلوريد الكبريت المُستخدَم:
الترميم خارج الموقع
التدمير خارج الموقع
إعادة التدوير في الموقع
1. الترميم خارج الموقع
نظرة عامة على العملية
تتضمن عملية الترميم استخلاص سادس فلوريد الكبريت المُستخدَم ونقله إلى منشأة متخصصة للترشيح والتنقية. تُزيل هذه العملية الملوثات، مثل الزيت والرطوبة والنواتج الثانوية، من خلال التسييل بالتبريد العميق. ثم يُعاد دمج سادس فلوريد الكبريت المُنقّى مع سادس فلوريد الكبريت الخام، مما يضمن الحصول على غاز عالي الجودة لإعادة الاستخدام.
تتّبع عملية التبريد العميق الخطوات التالية:
يُرفع ضغط حاوية سادس فلوريد الكبريت إلى أكثر من 700 رطل/بوصة مربعة (48.3 بار).
تُخفّض درجة الحرارة تدريجيًا من -20 درجة مئوية إلى -40 درجة مئوية، مما يُسِيل سادس فلوريد الكبريت، بينما تبقى الغازات الأخرى (مثل النيتروجين والأكسجين) على شكل بخار.
يتم فصل الغازات غير المرغوب فيها وإطلاقها، تاركةً سادس فلوريد الكبريت النقي.
مزايا إعادة التأهيل
يُقلل من الأثر البيئي مقارنةً بالتدمير، إذ يُقلل من انبعاثات سادس فلوريد الكبريت.
يُجنّب الحاجة إلى معدات إعادة التدوير في الموقع وتدريب الموظفين.
يُمكّن المستخدمين من تخفيف مسؤولية الانبعاثات.
عيوب إعادة التأهيل
يعتمد المستخدمون على خدمات جهات خارجية، مما قد يكون مُكلفًا.
تتضمن هذه الطريقة جمع SF₆ من معدات التوزيع ونقله إلى منشأة حيث يتم تدميره بالكامل في درجات حرارة عالية.
مزايا التدمير
يساعد على تقليل مخزون SF₆.
يخفف من مسؤولية مستخدمي معدات التوزيع عن الانبعاثات.
عيوب التدمير
يُطلق مستويات عالية من الانبعاثات أثناء عملية التدمير.
لا توجد أبحاث موثوقة تُحدد بدقة هذه الانبعاثات.
العملية مكلفة وتتطلب تدخل طرف ثالث.
مع تزايد القيود التنظيمية، يواجه القطاع حالة من عدم اليقين بشأن مصير مخزونات SF₆ الحالية. ومع عدم وجود تطبيقات بديلة لـ SF₆ بخلاف معدات التوزيع، ستصبح عمليات إعادة التأهيل وإعادة التدوير قديمة. وفي الوقت نفسه، لا يزال التدمير مكلفًا ويشكل مشكلة بيئية نظرًا لانبعاثاته العالية.
ما لم يتم تطوير طريقة تدمير أكثر كفاءة وصديقة للبيئة، سيتعين على الصناعات وصانعي السياسات إيجاد حل عملي لإزالة SF₆ من التداول بطريقة مستدامة.
مع تزايد الضغوط التنظيمية على استخدام SF₆، يجب على المستخدمين دراسة الخيارات المتاحة لهم للتعامل مع مخزونات SF₆ الحالية. وحسب الاحتياجات التشغيلية، يمكنهم اختيار إعادة التأهيل أو التدمير أو إعادة التدوير. ومع ذلك، لا يزال إيجاد حل مستدام طويل الأمد للتخلص التدريجي من SF₆ دون التسبب في ضرر بيئي كبير أمرًا بعيد المنال. وسيكون تحقيق التوازن بين التكلفة والكفاءة والمسؤولية البيئية أمرًا بالغ الأهمية في السنوات القادمة.