Behauptungen zur Windkraft – SF6 (Schwefelhexafluorid)

Umspannwerk

Dieser Artikel ist Teil einer Serie über alle Behauptungen zur Windenergie.

Behauptung

SF6 ist ein extrem potentes Treibhausgas, und durch seine Verwendung in Windkraftanlagen schaden diese dem Klima mehr als sie nutzen.

Diskussion

Was ist SF6?

SF6 (Schwefelhexafluorid) ist ein „ungiftiges, inertes Isolier- und Löschgas von hoher dielektrischer Durchschlagsfestigkeit und thermischer Stabilität.“ (1) Was bedeutet das?

  • ungiftig: „Reines SF6 ist physiologisch völlig harmlos für Mensch und Tier. Es wird sogar in der medizinischen Diagnostik verwendet“. Es ist schwerer als Luft, kann sich daher am Boden ansammeln. (2)
  • inert: chemisch reaktionsträge, d.h. es reagiert kaum oder gar nicht mit anderen Stoffen. Zu dieser Kategorie gehören auch Edelgase. Dies ist auch der Grund für die Ungiftigkeit.
  • Isolier- und Löschgas: Aufgrund dessen, dass es nicht mit anderen Stoffen reagiert, d.h. unbrennbar ist, kann es andere Stoffe (u.a. Luft) verdrängen und damit deren chemische Reaktion verhindern
  • hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit: Je größer die elektrische Spannung zwischen zwei elektrischen Leitern sein muss, damit sich diese in einem Blitz oder Lichtbogen entlädt, desto höher ist die Durchschlagsfestigkeit. Je höher die Durchschlagsfestigkeit, desto besser eignet sich das Material als elektrische Isolierung. Die Durchschlagsfestigkeit von Luft beträgt 3000 Volt pro Milimeter, die von SF6 über 8000 Volt pro Milimeter. Noch höhere Werte werden nur von Feststoffen erreicht. (3)
  • thermische Stabilität: Es übersteht hohe Temperaturen, ohne sich zu zersetzen (4)

Diese Eigenschaften haben aber zwei Nachteile:

  • Dadurch, dass SF6 unbeschadet hohe Temperaturen absorbieren kann, ist es ein sehr starkes Treibhausgas, d.h. es nimmt Wärmestrahlung auf, die andernfalls ins All entweichen würde, und gibt sie wieder ab, teilweise in Richtung der Erdoberfläche (5). Das Treibhauspotential von SF6 wird auf 23.500 CO2-Äquivalente geschätzt, d.h. eine Tonne SF6 entspricht der Klimawirkung von 23.500 Tonnen CO2. (6) Zum Vergleich, Methan hat ein Treibhausgaspotential von 28 CO2-Äquivalenten (7)
  • Wegen seiner chemischen Stabilität baut sich das Gas in der Atmosphäre nur sehr langsam ab – es verbleibt ca. 3200 Jahre in der Atmosphäre. (6) Zum Vergleich, die Verweildauer von CO2 beträgt 120 Jahre, die von Methan 5-9 Jahre. (7)

Wo wird SF6 eingesetzt?

  1. In Schallschutzfenstern
  2. In Fahrzeugreifen
  3. Für den Magnesiumguss in der Automobilindustrie
  4. Als Isolier- und Lichtbogenlöschmittel in elektrischen Anlagen
  5. Für die Herstellung von Halbleitern
  6. In Tandem-Teilchenbeschleunigern
  7. In Elektronenmikroskopen
  8. Als Prüfgas im Bergbau
  9. Bei Röntgenmaterial-Untersuchungsgeräten
  10. In Sportschuhen
  11. Medizinische Untersuchungen,
  12. In militärischen Flugzeugradarsystemen und anderen militärischen Anwendungen. (2)

SF6 in Windkraftanlagen

Windkraftanlagen sind elektrische Anlagen (Punkt 4 in obiger Liste), enthalten daher ebenfalls SF6. Dies wurde zum Anlass genommen, Windkraftanlagen als „Klimakiller“ und „toxisch“ zu verunglimpfen. (8,9,10). Dass das Gas nicht toxisch (also giftig) ist, wurde oben bereits erwähnt.

Eine Windkraftanlage enthält ca. 3kg SF6 (11) in gasisolierten Schaltanlagen (d.h. in geschlossenen Behältern, in denen sich elektrische Bauteile befinden, die durch das Gas elektrisch isoliert werden), rechnerisch können daraus ca. 3 Gramm pro Jahr entweichen. (2) Dies bedeutet, dass beim Betrieb eines Windrades ca. 0,0705 Tonnen CO2-Äquivalente pro Jahr entweichen können. Es spart jedoch im Gegenzug pro Jahr ca. 4000 Tonnen CO2 ein (durch nicht verbrannte Kohle)! (13) Selbst wenn das gesamte enthaltene SF6 (z.B. durch einen Unfall oder durch mangelhaftes Recycling der Schaltanlage) entweichen würde, wären dies nur 70,5 Tonnen CO2-Äquivalente. Bei einer angenommenen Lebensdauer der Windkraftanlage von 20 Jahren hat sie im Gegenzug 80.000 Tonnen CO2 eingespart!

Klimawirkung Windrad CO2-Einsparung / SF6 im Vergleich
Klimawirkung Windrad CO2-Einsparung / SF6 im Vergleich

Ersatz für SF6 in Schaltanlagen

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, SF6-Gas zu ersetzen: Andere Gase, insbesondere (gereinigte) Luft und Vakuum. Das Problem bei Luft als Isolator ist, dass der Abstand zwischen den elektrischen Leitern 2,6 mal größer sein muss (da die Durchschlagsfestigkeit 2,6 mal geringer ist), und somit die Schaltanlagen sehr viel größer sein müssen, zu groß um sie im Fuß einer Windkraftanlage unterzubringen, zumal bei den modernen immer leistungsstärkeren Anlagen.

Einbau eines Schaltschranks in eine WEAVakuum hat den Nachteil, dass es sehr schwierig zu erreichen und aufrechtzuerhalten ist, da die umgebende Außenluft anders als beim Einsatz von Isolationsgas mit einem Bar Druck auf die Bauteile wirkt, die daher sehr stabil und damit schwer und sehr dicht sein müssen. Vakuum wird daher nur bei sehr kleinen Bauteilen eingesetzt.

Herkunft des SF6 in der Atmosphäre

Hierzu gibt es folgende Grafik des Umweltbundesamts (12):

Herkunft des SF6 in der Atmosphäre in DeutschlandDer Löwenanteil der deutschen SF6-Emissionen stammt also offenbar aus Schallschutzscheiben, während elektrische Betriebsmittel (von denen Windkraftanlagen wiederum nur ein kleiner Teil sind) nur ca. 15% ausmachen! Die Emissionen von SF6 durch Kernkraftwerke sind übrigens höher als jene durch Windkraftanlagen: „Im September 2021 erreichte die kumulierte Jahresmenge an SF6-Gasemissionen 100,37 kg [= 0,10037 Tonnen] in Flammanville.“ (14)

Insgesamt beträgt der Anteil von SF6 am menschgemachten Klimawandel ungefähr 0,2%. (6)

Fazit

Die Behauptungen, SF6 in Windkraftanlagen würden zum Klimawandel beitragen, sind vollkommen haltlos. Sie folgen dem üblichen Muster, problematische Stoffe beim Einsatz für erneuerbare Energien als katastrophal hinzustellen, die übrigen (meist viel bedeutenderen) Einsatzzwecke jener Stoffe aber zu verschweigen und darüber hinaus das Problem nicht ins Verhältnis zu setzen zu jenen Problemen, die durch die erneuerbaren Energien vermieden werden. (17)

Quellen

  1. DILO GmbH. DILO SF6-GASHANDLING. Babenhausen/Bayern: DILO Armaturen und Anlagen GmbH, 2022. https://dilo.eu/sf6-gas.
  2. crushtymks. 34 Fragen und Antworten zum Brechen des Mythos über SF6-Gas in elektrischen Geräten. [Online]: Energie und Strom für alle, 2019. https://crushtymks.com/energy-and-power/610-34-questions-and-answers-to-break-the-myth-about-sf6-gas-in-electrical-equipment.html.
  3. Wikipedia. Durchschlagsfestigkeit. 2022. https://de.wikipedia.org/wiki/Durchschlagfestigkeit.
  4. Wikipedia. Thermostabilität. 2022. https://de.wikipedia.org/wiki/Thermostabilit%C3%A4t.
  5. Wikipedia. Treibhausgas. 2022. https://de.wikipedia.org/wiki/Treibhausgas.
  6. Peter G. Simmonds et al. The increasing atmospheric burden of the greenhouse gas sulfur hexafluoride (SF6). Bristol u.a.: Atmos. Chem. Phys., 20, 7271–7290, 2020. https://acp.copernicus.org/articles/20/7271/2020/
  7. eskp. Treibhausgase. [Online]: Earth System Knowledge Platform, 2022. https://www.eskp.de/grundlagen/klimawandel/treibhausgase-935691/
  8. Michael Houben. Klimakiller in Windkraftanlagen. [Online]: ARD tagesschau, 18.08.2022. https://www.tagesschau.de/wirtschaft/technologie/erneuerbare-energien-windkraft-treibhausgas-sf6-101.html
  9. plusminus. SF6 – Die schlummernde Gefahr in Windrädern. [Online]: BR | DasErste.de, 17.08.2022, https://www.daserste.de/information/wirtschaft-boerse/plusminus/videos/sf6-windraeder-100.html18.
  10. Michael Odenwald. Solarenergie und Windkraft heizen globale Erwärmung an – schuld ist das Gas SF6. [Online]: focus online, 11.12.2019. https://www.focus.de/wissen/klima/ausstoss-entspricht-1-3-millionen-zusaetzlichen-auto-kritik-an-solarenergie-und-windkraft-die-klima-gefahr-durch-das-toxische-gas-sf6_id_11443694.html
  11. Robert Goldbach. SF₆ – Klimakiller im Windrad? Schönau: EWS Elektrizitätswerke Schönau, 24.08.2022. https://www.ews-schoenau.de/blog/artikel/sf6-klimakiller-im-windrad/
  12. Rechercheteam Europaeische-Energiewende-Community. Behauptungen zur Windkraft – Mangelnder Beitrag zur CO2-Reduktion. eemag, 14.11.2020. https://energiewende.eu/windkraft-mangelnder-beitrag-zur-co2-reduktion/#CO2-Amortisation
  13. UBA. Langlebige fluorierte Treibhausgase. Berlin: Umweltbundesamt, 17.02.2022. https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/fluorierte-treibhausgase-fckw/emissionen/langlebige-fluorierte-treibhausgase
  14. Arnold Schiller. SF6-Gas und klimaschädliche Atomkraftwerke. [Online]: Publikum.net, 18.10.2021. https://publikum.net/sf6-gas-und-klimaschadliche-atomkraftwerke/
  15. S. Koch. Twitterthread. [Online]: twitter.com, 18.8.2022. https://twitter.com/SKoch_Charite/status/1560343610155044865
  16. Michael Craiss. Twitterthread. [Online]: twitter.com, 20.8.2022. https://twitter.com/FeynmansMethod/status/1561050408952406016
  17. Jan Hegenberg. Über den unverantwortlichen Versuch von Tagesschau und MDR, Windkraft als Klimakiller zu framen [Online]: Der Graslutscher, 31.8.2022. https://graslutscher.de/ueber-den-unverantwortlichen-versuch-von-tagesschau-und-mdr-windkraft-als-klimakiller-zu-framen/
  18. Klaus Müller. Die neue Sau heißt SF6 – Erschießen wir sie – Die Medien sind das Dorf. [Online]: energiewende-rocken, 14.12.2019. https://energiewende-rocken.org/die-neue-sau-heisst-sf6-erschiessen-wir-sie-das-dorf-sind-die-medien/
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Über Thomas Rinneberg 14 Artikel
Diplom-Technomathematiker; Software-Architekt