I EU er det allerede lovpålagt med både rapportering og utfasing av drivhusgassen SF₆. 

Selv små lekkasjer gir store utslipp. SF₆-gassen er strengt regulert og håndtert allerede, men enn så lenge har strømbrytere hatt et unntak fra forbudet.

Fra januar 2026 må nye brytere i mellomspenningsanlegg til og med 24 kV være SF₆ -frie, mens fristen er 2032 for de høyeste spenningene.

Norge forventes å innføre tilsvarende regelverk snart, og bransjen ønsker å ligge i forkant. 

Hvordan må bryterne se ut og fungere, uten bruk av SF₆ ?

De 11 største nettselskapene i Norge har allerede signert en felles avtale om å slutte å kjøpe nye nettanlegg som inneholder SF₆ -gass.

Men intensjoner holder jo ikke alene. Så hvordan må bryterne se ut og fungere, uten bruk av SF₆ ? Og hvordan kommer vi dit? 

Det jobber forskere med nå. SINTEF, NTNU og ABB-gruppen utvikler sammen brytere som kan erstatte noen av disse «klimabombene» i kraftnettet.

– Å erstatte SF₆ i strømbrytere er teknisk krevende, og innebærer en rekke kompromisser, sier Nina Sasaki Støa-Aanensen som er seniorforsker ved SINTEF Energi.

Mer om det straks.

Hvorfor har vi brytere i nettet?

Har du noen gang soset rundt med støvsugeren, og så bare dratt ut støpselet fra veggen – istedenfor å bruke knappen på støvsugeren? 

La du merke til et bittelite lysglimt inni kontakten? Du så en lysbue.

Strømbrytere er helt avgjørende for å kontrollere energiflyten i kraftnettet. For nettet hjemme, så vil den lille lysbuen bare dø ut av seg selv, fordi det er såpass lav spenning.

Men hver gang strømmen må kobles ut i det mye mer høyspente kraftnettet, så oppstår det lysbuer som kan bli over 10.000 grader varme. 

Å koble ut strømmen kan bli nødvendig i situasjoner med ekstremvær, trefall og strømbrudd - eller sabotasje i verste fall.

Da må bryteren kunne slukke disse på en trygg måte.

Bryterne er små brannstasjoner i nettet

Samtidig må disse bryterne isolere de høye spenningene slik at strømmen ikke finner uønskede veier, forklarer Støa-Aanensen. 

– Brytere er nærmest små brannstasjoner i nettet vårt – de både slukker flammene, og hindrer at brannen blusser opp igjen, sier forskeren.

Bryterne må også tåle ekstreme klimaforhold, fra bitende kulde til varme, fukt og salt luft, legger hun til.

– Og de skal være driftssikre i flere tiår, type 40–50 år. SF₆ har vært «magisk gass» for alle disse behovene. Derfor har det vært krevende å finne alternativer som både er miljøvennlige og teknisk på høyde med SF₆, sier hun.

Dette krever ekspertise innenfor elektrisk, mekanisk og termisk design, samt mange beregninger og fysiske tester.

Kan luft løse klimaproblemet?

Det er helt avgjørende at forskere og industri får til et godt og tett samarbeid for å finne løsninger som egner seg. 

Forskerne har blant annet testet bruk av såkalt teknisk luft som brytermedium, altså den gassen som er inni bryterne.

– I akkurat dette prosjektet går vi for en løsning med trykksatt luft. Vi bruker dobbelt så høyt trykk som i atmosfæren, og den brukes både til strømbrytning og til elektrisk isolering, sier Støa-Aanensen.

Luft har et globalt oppvarmingspotensial lik 0, og tilfredsstiller både EUs krav og løser strømbryternes klimagassproblem.

– For å oppnå samme ytelse ved hjelp av trykksatt luft i stedet for SF₆, må vi øke fyllingstrykket i bryteren. Samtidig må vi forbedre designet av innmaten, fra selve strømbryteren eller "brannslukkeren", til alle avrundinger og overganger mellom forskjellige materialer, sier hun.

– Vi har funnet ut at det fungerer godt over tid i møte med lysbuer, sier forskeren.

Så da skulle kanskje problemet vært løst, eller? Så enkelt er det ikke.

Evige utfordringer: PFAS

For selv om de har funnet løsninger som gjør at SF₆ kan fases ut, så står utfordringene i kø. Og det gjelder ikke bare gassen inni bryterne, men selve bryterhuset.

– Alle brytere som finnes inneholder PFAS – de såkalte evighetskjemikaliene, sier Støa-Aanensen.

Det finnes mange forskjellige PFAS, men de kjennetegnes gjerne ved disse viktige tekniske egenskapene: De tåler høye temperaturer, har lav friksjon og god elektrisk isolasjonsevne, utdyper hun.

Men på samme måte som SF₆ så har PFAS noen vanskelige sider også. 

PFAS brytes nesten ikke ned i naturen, og kan hope seg opp i miljø og kropp. 

De første prototypene er testet, med lovende resultater

Så selv om vi har løst et stort problem ved å gå SF₆-fritt, er det mulig vi blir nødt til å også erstatte andre materialer som blir brukt i dagens brytere, forklarer forskeren.

PFAS er ikke forbudt i EU ennå, men fem lands miljødirektorater, inkludert Norges Miljødirektorat, har gått ut med et bredt forslag om restriksjoner for PFAS. 

– Det skal til politisk behandling i EU i årene som kommer, sier Støa-Aanensen.

Vi må hele tiden være i forkant av utviklingen, forteller forskeren. 

– I samarbeidsprosjektet med ABB og NTNU prøver vi derfor å finne løsninger som ikke bare er SF₆-frie, men også frie for PFAS i selve bryterkammeret. De første prototypene er testet i lab, med lovende resultater, sier hun.

Forskning og industri hånd i hånd

Det er prosjektet FreeSwitch forskeren refererer til. 

Dette prosjektet bygger på mer enn 20 års samarbeid om forskning og industriell utvikling, og er støttet av Forskningsrådets ordning for innovasjonsprosjekter i næringslivet (IPN).

– Dette er et typisk eksempel på hvordan forskning og industri sammen kan drive frem grønn omstilling, sier Martin Kristoffersen, gruppeleder ved ABBs teknologisenter i Skien.

ABB har hatt fabrikk i Skien i over 100 år, har nesten 1000 ansatte og er Skiens største arbeidsplass. ABB har flere avdelinger fordelt på ni steder i Norge. 

De har hovedkontor på Fornebu, og sysselsetter totalt 2200 ansatte nasjonalt. 

– Det blir det jo arbeidsplasser av

At ABB fortsatt har en fabrikk i Skien henger også sammen med det tette samarbeidet med SINTEF og NTNU, forteller Kristoffersen.

– Når forskningsmiljøene kobles direkte på oss i industrien, får vi både teknologiske løsninger og konkurransekraft. Det sikrer høy kvalitet og pålitelighet når vi utvikler produkter for fremtidens distribusjon av elektrisk energi – og det blir det jo arbeidsplasser av, sier han.

Slik blir forskningssamarbeidet ikke bare et klimatiltak, men også en styrking av norsk industri.

Artikkelen er produsert og finansiert av Sintef

Sintef er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse artiklene fra Sintef:

• 

  Elbil-batteri i kulda: – Nesten som honning

• 

  Redder sjøgress og franske østers: Nye løsninger gir nytt liv til Europas kystområder

• 

  Norges farligste yrke: Snart kan alenefiskere få trygghetsalarm

• 

  Hva gjør ultraprosessert mat med tarmfloraen?

• 

  Forskere bygger en digital kopi av kysten rundt Svalbard: – Banebrytende

• 

  Nå importerer vi 90 prosent av foret til oppdrettslaks. Kan de spise insekter i stedet?

Les flere saker fra Sintef her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER