Schwefelhexafluorid ist das klimaschädlichste Gas mit einem Global Warming Potential von 23.500, d.h. dass die Freisetzung von 1 kg SF6 genauso klimaschädlich ist wie die Freisetzung von 23.500 kg CO2. Die Konsequenz muss sein, dass mit SF6 sehr sorgfältig umgegangen werden muss.
Es besteht die Sorge, dass SF6 als eines der besten Tracergase überhaupt wegen seiner Klimaschädlichkeit limitiert werden könnte. Dass in der Folge eines Verbots von SF6 als Tracergas höhere klimaschädliche Emissionen zu erwarten sind, zeigt der nachfolgende Beitrag. Hier ist die richtige Einordnung in das Gesamtszenario wichtig.
In Deutschland wurden in 2023 ca. 23 Tonnen SF6 emittiert, davon etwa 50% aus elektrischen Hochspannungsschaltanlagen.
SF6 als Tracergas wird vornehmlich zur Messung
- der Luftwechselzahl in Gebäuden
- für Dichtigkeitsprüfungen in Lüftungsanlagen
- zur Überprüfung der Absaugwirksamkeit in Halbleiterprozessanlagen und
- für die Abnahme von Laborabzugshauben
eingesetzt. Die Gesamtemission aus Tracergasmessungen wurde in 2020 auf 4.000 kg abgeschätzt[1]. Wegen der großen Anzahl von Laborabzügen und insbesondere wegen veralteter Messverfahren ist die Emissionsrate dort am größten.
[1] Inventarermittlung der F-Gase 2019/2020, Umweltbundesamt, Texte 164/2021
Mit dem richtigen Messverfahren lässt sich SF6 sehr einfach bis in den unteren ppt-Bereich sicher und genau messen. Für Tracergasmessungen bedeutet das, dass sehr wenig Tracergas freigesetzt werden muss, um eine aussagekräftige Messung durchzuführen. Das folgende Beispiel der Luftwechselmessung mit SF6 zeigt, dass sogar weniger klimaschädliches Gas emittiert wird, als wenn man die Luftwechselmessung, wie häufig in der Praxis gemacht, mit CO2 durchführt.
Nimmt man z.B. einen Raum von 35m² Fläche und einem Raumvolumen von 90m³ an, so benötigt man 0,9ml SF6 oder 5,4mg, um eine Anfangskonzen-tration von 10ppb im Raum zu erzielen. Mit einem Detection Limit eines ECD Gasanalysators von 20ppt (20*10-12) lässt sich ein Konzentrationsabfall um den Faktor 500 auswerten, welcher auch für längere Beobachtungen des Luftaustausches ausreicht. Das damit einhergehende GWP-Äquivalent entspricht 0,127kgCO2 (=0,0000054kg*23.500).
rechts: Mit 0,9ml SF6 und mit Luft auf 60ml verdünnte Injektionsspritze
Führt man die gleiche Messung mit CO2 als Tracergas durch, so muss man 410 liter injizieren, um den Raum von 450 ppm Außenluftniveau auf eine Raumkonzentration von 5.000 ppm zu bringen. Das sind 0,739kg, wobei nur ein Verdünnungsverhältnis von 11 möglich ist und man bei 5.000ppm bereits das maximal erlaubte Konzentrationsniveau für Innenräume erreicht hat.
An dem Beispiel erkennt man leicht, dass eine Luftwechselmessung mit SF6
- um den Faktor 0,739/0,127 > 6 klimafreundlicher ist
- man mit 10ppb Raumkonzentration um den Faktor 100.000 von der max. erlaubten Raumkonzentration (1000 ppm) entfernt ist
- keine Einflüsse wie bei CO2 durch Konzentrationsschwankungen in der Außenluft und durch CO2 Emissionen durch die Testpersonen im Raum oder aus Nebenräumen hat
Nimmt man einmal an, dass ca. 1.000 Luftwechselmessungen pro Jahr in Deutschland durchgeführt werden, dann ist die Gesamtemission mit 5 – 10 g verglichen mit der Gesamtemission von 23.000.000g in Deutschland vernachlässigbar.
Die Voraussetzung dabei ist allerdings die Verwendung unseres Tracergasanalysators Typ AUTOTRAC 101, einem mobilen Gaschromatographen (GC) mit Electron Capture Detector, der in einem so niedrigen Konzentrationsbereich messen kann. Ein vielfach verwendetes Messverfahren für SF6, CO2 oder N2O als Tracergas ist die IR-Analyse – optisch oder akustisch. Wenn SF6 verboten wird, würde man vermutlich auf eines dieser Gase zurückgreifen mit all ihren Luftqualitätsproblemen in Innenräumen.
Die nachfolgende Tabelle zeigt, dass IR-Mesverfahren als auch alternative Tracergase wie CO2 und N2O eine deutlich höhere klimaschädigende Wirkung haben als SF6 analysiert mit Autotrac 101 GC.
Das Foto zeigt den mobilen SF6 Tracergasmonitor Autotrac 101, der über den Frontport Gasproben über Spritzen bis in den unteren ppt-Bereich analysiert sowie über 8 Probenahmekanäle an der Rückseite des Gerätes automatisiert Luftproben von 8 verschiedenen Orten ansaugen und analysieren kann.