Réglementation F-Gaz III, Objectif zéro SF6 pour les équipements Moyenne Tension (HTA)

Depuis le 1er janvier dernier, l’article 17 de la réglementation F-Gaz III impose des quotas stricts sur les hydrofluorocarbures (HFC) et une interdiction du SF6 dans les nouvelles installations électriques HTA < 24 kV en Europe.

Le SF6, un gaz largement utilisé dans les appareillages électriques MT et HT

Depuis les années 1960, les fabricants de matériel électrique utilisent le SF6 comme gaz d’isolement dans les disjoncteurs et interrupteurs des réseaux électriques moyenne et haute tension publics et privés, ce gaz étant par nature non toxique, stable chimiquement et capable de fournir une isolation et une interruption électrique fiables et performantes. La majorité des équipements électriques moyenne tension, installés dans les postes de répartition, de distribution ou de transformation, ont ainsi recours à ce gaz, et ces équipements se comptent par dizaines de millions dans le monde entier avec une durée de vie dépassant 30 ou 40 ans.

Mais ce gaz est un gaz à effet de serre très puissant : son potentiel de réchauffement planétaire (PRP) est 24 300 fois plus élevé que celui du CO2 et peut rester plus de 3 000 ans dans l’atmosphère. Sa suppression est donc très importante dans le cadre de la politique environnementale pour limiter le réchauffement climatique.

Les fabricants de ces équipements ont donc décidé de lancer leurs équipes R&D dans le développement de nouvelles solutions aussi performantes sans utilisation de technologies polluantes pour l’environnement.

« Jusqu’à présent, la suppression de l’hexafluorure de soufre n’était pas faisable sur toutes les applications électriques, pour des raisons techniques et économiques, explique Benoît Dumont, responsable du segment Grid de Schneider Electric. Son interdiction dans les installations inférieures ou égales à 24 kV en Europe à compter du 1er janvier 2026, mais aussi en Chine ou encore en Californie, aux États-Unis, a mobilisé nos équipes de recherche et de développement. Dès 2009, les ingénieurs de Schneider Electric se sont employés à développer une alternative fiable au SF6. »

Nouvelles obligations réglementaires introduites par le règlement européen (UE) 2024/573 sur les gaz à effet de serre fluorés, dit « F-Gaz »

Le règlement européen sur les gaz à effet de serre fluorés, aussi connu sous le nom de règlement « F-Gaz », a été publié pour la première fois en 2006, puis révisé en 2014 et, plus récemment, en 2024. Cette troisième version du règlement (règlement UE 2024/5731) a été publiée au Journal officiel de l’Union européenne le 20 février 2024 et est applicable depuis le 11 mars 2024.

Secteurs d’activités concernés : Équipements de réfrigération – Climatisation – Pompes à chaleur – Protection contre l’incendie – Isolation électrique.

Le règlement (UE) 2024/573 renforce les obligations antérieures en matière :

• de réduction des quantités mises sur le marché des fluides frigorigènes HFC ;

• de prévention des émissions (confinement et contrôle d’étanchéité) ;

• de formation et de certification des opérateurs et techniciens ;

• d’interdictions de mise sur le marché d’équipements ;

• d’usage de certains fluides frigorigènes fluorés ;

• de récupération et de retraitement des fluides frigorigènes.

Les fluides fluorés encadrés par ce règlement et les plus communément utilisés sont les suivants : hydrofluorocarbures (HFC), hydrofluoroléfine (HFO), hexafluorure de soufre (SF6 ), hydrocarbures perfluorés (PFC).

Le règlement (UE) 2024/573 introduit de nouvelles restrictions concernant la mise sur le marché de l’Union européenne de produits et équipements. Ces restrictions sont listées à l’annexe IV du règlement.

Ce règlement précise les dates d’interdiction de mise sur le marché pour les différents matériels, ainsi que les restrictions pour la maintenance, l’entretien des équipements existants et la récupération des gaz lors de la mise hors service des produits.

Quel sera l’impact de la politique de l’UE et pour quels utilisateurs d’appareillage de commutation HTA ?

La proposition de l’UE apportera de grands avantages aux parties prenantes avec un minimum d’inconvénients. En effet, les appareillages de commutation HTA qui utilisent de nouvelles technologies au lieu du SF6 présentent les mêmes caractéristiques positives que les appareillages de commutation traditionnels, avec des performances élevées et un encombrement minimal. De plus, et c’est également important pour les utilisateurs, ils permettent la réduction du coût total de possession grâce à une durée de vie beaucoup plus longue de l’équipement.

Ces nouvelles technologies concerneront tous les bâtiments tertiaires et industriels, mais également tous les réseaux électriques publics et privés, comme le souligne Schneider Electric:

• Bâtiments tertiaires ou commerciaux et sites industriels. Ils sont soumis à des normes strictes en matière de développement durable. L’utilisation d’un appareillage de commutation sans SF6 permet d’atteindre ces objectifs et d’obtenir des récompenses telles que la certification LEED. En outre, les bâtiments tertiaires sont déjà en train de passer de la BT à la MT pour prendre en charge la recharge rapide des véhicules électriques, de sorte qu’ils pourraient être exempts de SF6 dès le départ. S’agissant des sites industriels, l’alimentation, grâce à un appareillage de nouvelle génération, permet d’accompagner le développement de process électrifiés.
• eMobilité. En choisissant un véhicule électrique (VE), les conducteurs font déjà un choix de transport écologique. L’appareillage MT sans SF6 contribue à une expérience de charge des VE encore moins émettrice de gaz à effet de serre au niveau du point de charge. L’utilisation d’un appareillage vert permet également de préparer les stations de recharge de VE aux exigences éventuelles des normes de durabilité.
• Réseaux. L’objectif est de décarboner l’ensemble de la chaîne de valeur de l’électricité, et pas seulement la production, en passant à un réseau également décarboné. Lorsque l’on intègre des sources d’énergies renouvelables, il est logique d’utiliser également des appareillages de commutation écologiques, en particulier avec la technologie spécialement conçue pour les réseaux du futur, qui intègrent beaucoup plus d’énergies renouvelables et des opérations de commutation plus fréquentes.
• Centres de données. Les centres de données font partie des bâtiments les plus énergivores. Les innovations technologiques, telles que les appareillages de commutation sans SF6, peuvent aider les datacenters à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre.

De nouvelles gammes HTA Schneider Electric sans SF6

Schneider Electric a entrepris des recherches pour éliminer le SF6 dès les années 1990, à la suite de la première COP (Conférence des parties) et au protocole de Kyoto qui ont marqué une vraie prise de conscience sur la dangerosité des gaz fluorés pour l’environnement. Cependant, les solutions mises au point à l’époque n’étaient pas encore prêtes pour une exploitation sur le marché. Les recherches ont été relancées en 2009, bien avant la révision de la réglementation F-Gaz. Dix ans de développement intensif ont permis d’aboutir à une innovation sans SF6 à base d’air pur, dévoilée au salon CIRED en 2019 et lancée dès 2021.

Schneider Electric a ainsi développé son tableau HTA RM AirSet, qui utilise de l’air pur pour l’isolation et la technologie de coupure dans le vide. « L’ambition était de mettre au point une solution capable d’adresser tous les besoins du marché, tout en conservant le même niveau de performances, et sans compromettre la sécurité pour le grand public comme pour les techniciens d’intervention », souligne Sarah Fontaine, responsable marketing Power Systems chez Schneider Electric. Cette réflexion a conduit Schneider Electric à déposer une centaine de brevets, jusqu’à présenter la technologie SVI (Shunt Vacuum Interruption). Cette innovation repose sur l’utilisation d’air pur (non synthétique) filtré et pressurisé pour garantir les qualités diélectriques, associée à une solution éprouvée de coupure du courant électrique dans le vide, afin de garantir les caractéristiques techniques recherchées.

« Les bénéfices sont nombreux : zéro gaz à effet de serre dans le produit, une sécurité accrue, une durée de vie prolongée de + 30 %, et l’élimination des coûts de recyclage du gaz en fin de vie. Le lancement de RM AirSet marque une étape décisive, non seulement pour Schneider Electric, mais pour l’ensemble du secteur de la distribution électrique. Face à l’impératif de la décarbonation et à la nouvelle réglementation F-Gaz, nous n’avons pas fait de compromis. Au lieu de simplement remplacer un gaz par un autre, nous avons choisi l’innovation de rupture en combinant l’air pur et la technologie de coupure dans le vide. Le RM AirSet incarne notre vision d’un futur sans SF6, il est durable, sûr, performant, et il anticipe les standards de demain. C’est une preuve concrète de notre engagement à fournir à nos clients les moyens d’opérer une transition énergétique à la fois efficace et responsable », explique Mahssa Kafai, vice-présidente Power Systems chez Schneider Electric France.

Au-delà, le changement de gaz s’est accompagné d’une amélioration globale des produits. « Il s’agit d’une vraie rupture technologique, observe Sarah Fontaine. Outre la technologie SVITM, la nouvelle gamme SM AirSeT de cellules secondaires sans SF6 et connectées pour les installations et réseaux de distribution électrique (bâtiments tertiaires et commerciaux, sites industriels, régie de distribution, etc.) est nativement équipée pour assurer une maintenance préventive et prédictive des équipements en l’associant aux solutions digitales EcoCare de Schneider Electric. »

Hitachi Energy a développé des solutions d’équipements HT éco-efficaces sans SF6
Depuis 2010, Hitachi Energy a développé une gamme d’équipements de protection des réseaux électriques HT jusqu’à 550 kV, éco-efficaces et utilisant une technologie exempte de SF6 : la gamme EconiQ.

Hitachi Energy utilise une variété de mélanges de gaz éco-efficaces comme alternative au SF6 pour son portefeuille haute tension. Dans sa forme la plus simple, pour les appareillages aériens, le mélange gazeux est simplement une combinaison de dioxyde de carbone (CO2) et d’oxygène (O2). Pour les équipements compacts sous enveloppe métallique est ajouté un faible pourcentage de fluoronitrile. Les mélanges de gaz utilisés éliminent la majorité du potentiel de réchauffement climatique (GWP) du gaz isolant par rapport au SF6 et aident à atteindre une empreinte carbone minimale du produit EconiQ sur l’ensemble du cycle de vie du produit. Le mélange gazeux présente les avantages suivants :

• baisse spectaculaire vers la plus faible empreinte carbone possible tout en offrant la compacité, des capacités et des performances de fiabilité identiques à celles des technologies de commutation traditionnelles avec SF6 ;
• evolutif à n’importe quelle tension requise ;
• pratiques standardisées de manipulation des gaz et formations similaires à celles de manipulation du SF6, assurant une transition fluide vers le nouvel équipement.

Chaque produit doit réussir des tests de type rigoureux, et chaque unité de production subit un test d’acceptation en usine. Sans SF6, il a été prouvé que le portefeuille haute tension EconiQ réduit de plus des deux tiers les émissions équivalentes CO2 tout au long du cycle de vie total.

« Au fur et à mesure que le monde se tourne vers un avenir énergétique durable, les systèmes électriques doivent suivre le même chemin. Comme les appareillages de commutation sont généralement en service pendant 40 ans, il est crucial d’agir rapidement, car les décisions prises aujourd’hui détermineront l’atteinte ou non de l’objectif de carboneutralité en 2050 », conclut Markus Heimbach, vice-président directeur et directeur général de la division des produits haute tension chez Hitachi Energy.

ABB propose des appareillages sans SF6 pour la distribution secondaire
ABB rappelle que le règlement européen autorise uniquement les moyens d’isolation et de coupure sans gaz fluorés pour les appareillages moyenne tension ≤ 24 kV depuis le 1er janvier 2026. Les alternatives acceptées incluent l’air sec, la technologie du vide et les gaz d’origine naturelle.

Pour les niveaux de tension supérieurs, les gaz fluorés présentant un PRG inférieur à 1 sont autorisés. Les technologies sans SF₆ d’ABB utilisent l’air sec et des chambres de coupure sous vide, en totale conformité avec les normes européennes.

« ABB propose des appareillages sans SF₆ pour la distribution secondaire utilisant la technologie à air sec jusqu’à 24 kV, notamment : SafeRing/SafePlus Air (jusqu’à 24 kV), UniSec Air (jusqu’à 24 kV) et GSec Air (jusqu’à 24 kV).

Lors du choix d’un appareillage sans SF₆, les principaux critères à prendre en compte sont les suivant :

• Conformité réglementaire : répondre aux exigences du règlement (UE) 2024/573 pour éliminer le gaz SF₆ de vos installations.
• Impact environnemental : potentiel de réchauffement global (PRG) nul grâce à l’isolation à air sec.
• Compatibilité : UniSec Air et SafeRing/SafePlus Air sont conçus pour répondre aux besoins d’aujourd’hui et aux défis de demain, tout en conservant l’empreinte dimensionnelle des familles de produits d’origine.
• Adaptabilité : les solutions ABB à air sec sont pensées pour accompagner l’évolution des réseaux décentralisés, l’intégration des énergies renouvelables et le développement des réseaux numériques.

  

La gamme d’appareillages sans hexafluorure de soufre d’ABB pour la distribution secondaire utilise la même interface utilisateur, le même encombrement, les mêmes composants éprouvés et les mêmes modes de fonctionnement que le portefeuille existant. Nous offrons la même qualité et la même fiabilité que nos clients attendent d’ABB. La solution sans SF₆ est entièrement conforme aux normes CEI et au règlement européen sur les gaz fluorés (UE) 2024/573, tout en présentant un potentiel de réchauffement global (PRG) nul. »

Des obligations pour la fin de vie des appareils contenant du SF6
Il est obligatoire de récupérer le SF6 en fin de vie. Les appareillages électriques de moyenne tension n’entrent pas dans le champ d’application de la directive DEEE (Déchets d’équipements électriques et électroniques). C’est pourquoi l’utilisateur doit supporter le coût financier de la récupération du gaz. D’ici à 2035, le SF6 utilisé pour l’entretien et la maintenance des équipements de commutation électrique est interdit, sauf s’il est récupéré ou recyclé.

Aucune des dernières réglementations introduisant l’interdiction du SF6 n’exige l’élimination progressive du SF6 dans la base installée : UE, Californie, Chine. Toutefois, à l’avenir, les utilisateurs d’équipements électriques contenant du SF6 risquent d’être confrontés à des contraintes de plus en plus fortes pour encourager le passage à des équipements exempts de SF6.

Jean-Paul Beaudet