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6 Ersatzstoffe und Ersatzverfahren

6.1 Kondensatoren

Es werden als Imprägniermittel entweder einige der unter Nummer 6.4 aufgeführten Stoffe eingesetzt oder Ersatzverfahren angewandt.

6.1.1 Ersatzstoffe

Die nach 1984 eingesetzten Imprägniermittel unterscheiden sich in einigen Eigenschaften von den Askarelen und sind nicht mehr schwer entflammbar.

6.1.2 Ersatzverfahren

Im Niederspannungsbereich (kleiner als 1000 V Wechselspannung) werden MKK-Kondensatoren eingesetzt. Diese besitzen eine Kunststoff-Folie, auf die Metallbeläge aufgedampft sind. Die Folie dient als Träger und als Dielektrikum. Diese Kondensatoren enthalten kein flüssiges Tränkmittel mehr.

6.2 Transformatoren

Es werden als Kühlmittel entweder einige der unter Nummer 6.4 aufgeführten Stoffe eingesetzt oder Ersatzverfahren angewandt.

6.2.1 Ersatzstoffe

(1)Ab 1984 werden flüssigkeitsgekühlte Transformatoren ausschließlich mit anderen Kühlmitteln in den Verkehr gebracht. Je nach Einsatz, Ort und Zweck werden Ersatzstoffe eingesetzt, die nach ihrem Brennpunkt kleiner/größer 300 °C unterschieden werden.

(2) Ein einfacher Austausch der Isolierflüssigkeit ist nur dann zulässig, wenn deren PCB-Gehalt unter 2.000 mg/kg Isolierflüssigkeit liegt und 6 Monate nach der Auswechslung ein Restgehalt unter 50 mg PCB/kg Isolierflüssigkeit nachgewiesen wird. Erst, wenn dieser Nachweis erbracht ist, darf die Kennzeichnung "PCB-Transformator" entfallen. Für die Transformatoren mit Ersatzstoffen, deren Brennpunkt < 300 °C ist, müssen brandschutztechnische Vorsorgen getroffen (DIN/VDE 0101) werden. Auflagen nach dem Wasserhaushaltsgesetz sind ebenfalls zu erfüllen.

(3) Transformatoren, die Flüssigkeiten mit einem Brennpunkt > 300 °C enthalten, können ersatzweise für Askareltransformatoren und mit PCB verunreinigte flüssigkeitsgefüllte Transformatoren eingesetzt werden.

6.2.2 Ersatzverfahren

(1) Aufgrund der technischen Entwicklung wurden folgende Trocken-Transformatorentypen entwickelt, die keine flüssigen Isolier-/Kühlmittel mehr enthalten:

• gasisolierte Transformatoren (z.B. mit Luft),
• feststoffisolierte Transformatoren (Wicklungen, z.B. in Gießharz eingegossen),
• kombinierte Verfahren.

(2) Die Substitution von Askarel-Transformatoren durch Trockentransformatoren (oder entsprechend Nummer 6.2.1 Flüssigkeiten mit einem Brennpunkt > 300 °C) ist dann unumgänglich, wenn die für flüssigkeitsgefüllte (Brennpunkt < 300 °C) Transformatoren bei Aufstellung im Innenraum geforderte bauliche Abtrennung und weitere Auflagen nicht erfüllt werden können (siehe auch DIN/VDE 0101).

6.2.3 Reinigung und/oder Befüllung durch Ersatzstoffe (Retrofilling)

(1) Bei PCB-kontaminierten isolierflüssigkeitsgefüllten Transformatoren kann durch Reinigung (z.B. chemische Umwandlungen, Filtration über Aktivkohle) PCB (und andere Chlorverbindungen) entfernt werden.

(2) Askarel-Transformatoren und im Sinne der PCB-Verbots-Verordnung gleichgestellte Transformatoren können durch gerätetechnischen Umbau und entsprechende Spülung und/oder Reinigung mit Ersatzflüssigkeiten - bei einer entsprechenden Anzeige an die Behörde (Gewerbeaufsicht) - weiter verwendet werden.

(3) Die Reinigung und anschließende Neubefüllung von Transformatoren, die Isolierflüssigkeiten mit mehr als 1000 mg/kg PCB enthalten und für Reinigungsverfahren, die zur unmittelbaren Zerstörung der in der Isolierflüssigkeit enthaltenen PCB führen, ist möglich, wenn

1. die PCB-Konzentration der Isolierflüssigkeiten nach Beendigung des Reinigungsprozesses, der einmaligen Neubefüllung mit Isolierflüssigkeiten, die kein PCB enthalten, und erforderlichenfalls einer Nachreinigung ohne Neubefüllung den Grenzwert 50 mg PCB/kg Isolierflüssigkeit (siehe Nummer 6.2.1) dauerhaft nicht überschritten wird,
2. die insgesamt bei der Entleerung und Reinigung anfallende Menge flüssiger Abfälle das 1.2fache der maximal zulässigen Füllstandsmenge des Transformators nicht überschreitet,
3. die ordnungsgemäße Entsorgung der anfallenden Abfälle sichergestellt ist,
4. die bei Außerbetriebnahme des gereinigten Transformators anfallende Isolierflüssigkeit ordnungsgemäß verwertet wird, und
5. Gefahren für Leben und Gesundheit des Menschen oder für die Umwelt nicht zu besorgen sind.

(4) Die zulässigen Grenzwerte, Bedingungen, Fristen und Genehmigungen sind der Chemikalien-Verbots-Verordnung und dem Anhang IV Nr. 14 der Gefahrstoffverordnung zu entnehmen.

6.3 Hydraulikflüssigkeiten im Untertagebergbau

(1) 1986 sind PCB-haltige Hydraulikflüssigkeiten aus der Liste der zugelassenen Hydraulikflüssigkeiten gestrichen worden. Wasserfreie mineralölhaltige Hydraulikflüssigkeiten dürfen im Untertagebetrieb des Steinkohlebergbaus nicht verwendet werden. Diese Hydraulikflüssigkeiten müssen den Kriterien des Siebten Luxemburger Berichtes entsprechen.

(2) Für die Verwendung im Untertagebergbau müssen Hydraulikflüssigkeiten von den Oberbergämtern im einzelnen zugelassen werden.

6.3.1 Ersatzstoffe

Im Zusammenhang mit gerätetechnischen Umbaumaßnahmen können neben Wasser auch weitere Stoffe als Ersatzstoffe (siehe unter Nummer 6.4 in Betracht kommen. Ersatzstoffe, außer Wasser, müssen von den Bergbehörden für die Verwendung unter Tage im Steinkohlenbergbau im einzelnen zugelassen werden.

6.3.2 Ersatzverfahren

Für die einzelnen Anwendungsgebiete kommen folgende Verfahren in Betracht:

• Seilbahnhäspel
  Gerätetechnischer Umbau ermöglicht den Einsatz von HFC-Flüssigkeiten (Wasser-Glykol-Gemische) oder anderer zugelassener Ersatzflüssigkeiten. Eine denkbare Alternative sind auch stufenlos steuerbare elektrische Antriebe.
• Strömungskupplungen
  Gerätetechnischer Umbau erlaubt den Betrieb mit Wasser oder Ersatz der Kupplungen durch elektrische Steuerung, z.B. Thyristor-Steuerung
• Walzenschrämlader
  Ersatz der Walzenschrämlader mit hydraulischem Antrieb durch solche mit elektromechanischem Antrieb und Befüllung der Hubzylinder mit Wasser-Glykol-Gemischen (HFC-Flüssigkeiten).
• Bremsgeräte an Förderbändern (Eldro-Geräte)
  Austausch der Bremsgeräte gegen solche, die mit HFC-Flüssigkeiten gefüllt werden können, oder Ersatz durch elektrische Bremsverfahren
• Blindschacht-Förderanlagen
  Ersatz der hydraulischen Förderanlagen durch solche mit elektrischer Steuerung.

6.4 Liste der Ersatzstoffe

(1) Die Eigenschaften von PCB hinsichtlich der chemischen Stabilität und Schwerentflammbarkeit werden von den meisten Ersatzstoffen nicht erreicht. Diese Eigenschaften sind aus konstruktiven Gründen für einige Anwendungen nicht mehr von Bedeutung. Außerhalb des Untertagebaus muß der frühere brandschutz- und explosionsschutztechnische Sicherheitstandard gegebenenfalls durch andere geeignete technische Maßnahmen erreicht werden.

(2) Bei der Auswahl der Ersatzstoffe ist in jedem Fall sorgfältig zu prüfen, ob ein Stoff im Hinblick auf seine Auswirkungen auf die Anlagen, die Verfahren und die technischen Anwendungsmöglichkeiten geeignet ist. Bei der Auswahl der Ersatzstoffe ist das unterschiedliche biologische Gefährdungspotential bei der Herstellung, Verwendung und Entsorgung zu beachten.

(3) Bei einigen Ersatzstoffen sind die für eine toxikologische und ökologische Bewertung notwendigen Daten nicht erbracht.

(4) Die nachfolgenden beiden Tabellen sind eine Hilfe bei der Auswahl der in Frage kommenden Ersatzstoffe. Tabelle 1 beinhaltet eine Bewertung der möglichen Ersatzstoffe nach folgenden Kriterien:

• geeignet,
• geeignet unter gewissen Randbedingungen,
• nicht geeignet (aufgrund sicherheitstechnischer, toxikologischer oder ökotoxikologischer Eigenschaften),
• nicht bewertbar (aufgrund fehlender Stoffinformationen).

(5) Grundsätzliche Bemerkungen zu der Bewertung "nicht bewertbar": Bei allen Stoffen, die als "nicht bewertbar" (aufgrund fehlender Stoffinformationen)" eingeordnet wurden, fehlen einige Untersuchungen auf bestimmte gefährliche Eigenschaften. Die fehlenden Untersuchungen sind in Nummer 10 "Toxikologische und ökotoxikologische Begründungen" dieser TRGS aufgeführt. Möglicherweise genügen bei einigen dieser Stoffe bzw. Zubereitungen relativ einfache Tests, damit diese Stoffe oder Zubereitungen in die Gruppe I oder II umgruppiert werden können. Der Umfang dieser notwendigen Untersuchungen kann beim Beraterkreis "Toxikologie" des Ausschusses für Gefahrstoffe nachgefragt werden.

(6) Tabelle 2 gliedert die in Betracht kommenden Ersatzstoffe nach den Anwendungsbereichen

• Kondensatoren,
• Transformatoren,
• Untertagebau (5 spezielle Anwendungen)

auf.

(7) Die Daten über die Stoffcharakteristik, die physikalisch-chemischen Eigenschaften, die sicherheitstechnische Bewertung sowie die Hinweise auf Gesundheitsgefahren und Umweltgefährlichkeit der einzelnen Stoffe sind den Toxikologischen Begründungen zu entnehmen.

Tabelle 1: Bewertung der möglichen Ersatzstoffe

1. Besondere Maßnahmen wegen Wassergefährdung erforderlich
2. Technisch nicht geeignet
3. Trichlorbenzol kann zur Zeit als Nachfüllmittel für mit PCB gefüllte Transformatoren angewandt werden.
4. Wegen Nichterfüllung der Brandtechnischen Auflagen des derzeit gültigen 7. Luxemburger Berichtes im Untertagesbereich nicht angewandt werden
5. Sicherheitstechnische Probleme (Brandgefahr)
6. Naturstoff - nach dem derzeitigen Erkenntnisstand sind keine Gesundheitsschäden bekannt.
7. siehe TRGS 900 und Anhang zu TRGS 500
8. Im früheren Anhang VI der Gefahrstoffverordnung genannt. Der bisherige Anhang VI der Gefahrstoffverordnung, der aus den EG-Richtlinien die Liste der in der EG verbindlich eingestuften gefährlichen Stoffe übernommen hatte, wurde zum 01.11.1993 aufgehoben und durch einen Verweis auf die zugrundegelegten EG-Richtlinien ersetzt. Die Liste soll außerhalb der Verordnung durch Veröffentlichung im Bundesanzeiger zugänglich gemacht werden.
9. Die Herstellung und Verwendung dieser Stoffe ist nach Anhang IV Nr. 18 GefStoffV verboten. Eine Ausnahme besteht nach § 54 Abs. 6 GefStoffV für Monoethyltetrachlordiphenylmethan bis zum 31.12. in Anlagen, die sich am 18.06.1994 bereits in Betrieb befanden. Das Inverkehrbringen dieser Stoffe ist nach der Chemikalien-Verbots-Verordnung, Abschnitt 19, ab dem 18.06.1994 verboten.
10. Aufgrund fehlender Angaben über zugesetzte Additive
11. Das Tetrachlorethylen wird in einigen Reinigungsverfahren (z.B. Retrofilling) von Transformatoren als Extraktionsmittel und während des Verfahrens als Kühlmittel verwendet. Dieser Stoff ist für diesen begrenzten Einsatzzweck geeignet.

  Tabelle 2: Für PCB in Betracht kommende Ersatzstoffe- aufgegliedert nach Anwendungsbereichen

7 Verwendungsbeschränkungen (Verwendungsverbote)

7.1 Verordnung zur Novellierung der Gefahrstoffverordnung, zur Aufhebung der Gefährlichkeitsmerkmaleverordnung und zur Änderung der Ersten Verordnung zum Sprengstoffgesetz vom 26. Oktober 1993 (Bundesgesetzblatt I S.1782) sowie Verordnung über die Neuordnung und Ergänzung der Verbote und Beschränkungen des Herstellens, Inverkehrbringens und Verwendens gefährlicher Stoffe, Zubereitungen und Erzeugnisse nach § 17 Chemikaliengesetz vom 14. Oktober 1993 (Bundesgesetzblatt I S.720).

7.2 EG-Richtlinie

Richtlinie des Rates vom 18. Juni 1991 (91/339/ EWG) zur elften Änderung der Richtlinie in Verbindung mit der Richtlinie des Rates vom 21. Dezember 1989 (89/677/EWG) zur achten Änderung der Richtlinie 76/769/EWG in Verbindung mit der Richtlinie des Rates vom 1. Oktober 1985 (85/467/EWG) zur sechsten Änderung, zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten für Beschränkungen des Inverkehrbringens und der Verwendung gewisser gefährlicher Stoffe und Zubereitungen.

7.3 Bergrechtliche Vorschriften, z.B.:

Landesoberbergamt Nordrhein-Westfalen (Hrsg.) "Sammelliste der vom Landesoberbergamt Nordrhein-Westfalen zugelassenen schwer-entflammbaren Hydraulikflüssigkeiten", Bellmann-Verlag Dortmund 1986. ⁴

7.4 Ausnahmen

(1) Aufgrund der Verordnung zum Verbot von polychlorierten Biphenylen, polychlorierten Terphenylen und zur Beschränkung von Vinylchlorid (PCB-, PCT- und VC-Verbotsverordnung; Bundesgesundheitsblatt, Jahrgang 1989, Teil 1, Seite 1482) wurden die Anwendungsgebiete von PCB beschränkt und zeitlich befristet. Es wurde verboten, Zubereitungen und Erzeugnisse von trichlorierten und höher chlorierten Biphenylen (PCB) gewerbsmäßig, im Rahmen sonstiger wirtschaftlicher Unternehmen oder unter Beschäftigung von Arbeitnehmern herzustellen, in den Verkehr zu bringen oder zu verwenden.

(2) In der Chemikalien-Verbots-Verordnung werden die früheren Ausnahmen wie folgt eingeschränkt. Ausnahmen bestehen für

1. die vorübergehende außerbetriebliche Überlassung von Askarel-Transformatoren zum ausschließlichen Zweck einer zulässigen Instandhaltung, Beförderung, Neubefüllung oder Reinigung und
2. das Inverkehrbringen zum Zwecke der thermischen Verwertung in einer nach § 6 oder § 15 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes genehmigten oder nach § 7 des Abfallgesetzes planfestgestellten Anlage.

(3) Die zuständige Behörde kann für einen Zeitraum von bis zu zwei Jahren Ausnahmen von dem Verbot des Inverkehrbringens zulassen, sofern die Stoffe, Zubereitungen und Erzeugnisse zum Zweck der Verarbeitung unter chemischer Umwandlung des in ihnen enthaltenen PCB als Ausgangs- oder Zwischenprodukte in einer nach § 6 oder § 15 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes genehmigten Anlage eingesetzt werden soll, und die Endprodukte nicht mehr als 50 mg/kg PCB enthalten. Dieser Zeitraum kann jeweils um ein Jahr verlängert werden.

(4) In besonders begründeten Einzelfällen kann die zuständige Behörde längstens für 5 Jahre mit der Möglichkeit der Verlängerung das Inverkehrbringen der PCB-haltigen Stoffe, Zubereitungen und Erzeugnisse genehmigen, wenn

1. PCB-haltige Hydraulikflüssigkeiten für untertägige Bergwerksanlagen gegen Hydraulikflüssigkeiten, die kein PCB enthalten und weniger gefährlich sind als PCB, ausgetauscht werden sollen, oder
2. PCB-haltige Transformatoren zum Ausgleich des normalen Schwundes der Kühlflüssigkeit mit Stoffen oder Zubereitungen, die kein PCB enthalten und weniger gefährlich sind als PCB oder PCT, wieder aufgefüllt werden sollen. Sofern sich die Geräte in gutem Betriebszustand befinden.

8 Entsorgungshinweise

(1) PCB-haltige Stoffe und Erzeugnisse (> 50 mg/kg) sind besonders überwachungsbedürftige Abfalle. Daher müssen PCB-haltige Stoffe in einem besonderen Verfahren ⁵ entsorgt werden. Zur Entsorgung PCB-haltiger Sonderabfälle existieren mehrere Merkblätter und Empfehlungen. Nachfolgend sind beispielhaft ein Merkblatt und eine Empfehlung zitiert.

(2) Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA), "Beseitigung PCB-haltiger Abfälle", Oktober 1984. "Behandlung und Entsorgung von Transformatoren mit PCB-haltiger oder PCB-kontaminierter, mineralölhaltiger oder synthetischer Isolierflüssigkeit (z.Z. in Überarbeitung)".

(3) Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke e.V. (VdEW), Vereinigung industrielle Kraftwirtschaft e.V. (VIK): "Empfehlungen zur künftigen PCB-befüllter elektrischer Geräte - Askarele in elektrischen Betriebsmitteln", November 1983.

9 Literaturhinweise Allgemein

1. "Ersatzstoffe für in Kondensatoren, Transformatoren und als Hydraulikflüssigkeiten im Untertagebergbau verwendete polychlorierte Biphenyle": Texte 28/93, Umweltbundesamt Berlin, 3. Auflage (Texte 57/93 in englisch).
2. G. Geschenks: "Wie gefährlich sind Clophen-Unfälle wirklich?": in: sicher ist sicher, 7-8/88, S. 357-359
3. "PCB in elektrischen Anlagen", Beratungsgesellschaft für Risikovorsorge im industriellen Bereich mbH, Frankfurt/Main.
4. Ing. Kurt Nowak: "PCB in der Elektroinstallation", in: der elektromeister + deutsches elektrohandwerk, Heft 21/86, S.1539-1546.
5. Dipl.-Ing. A. Schweizer: "Betrachtungen zur Dioxin-Furan-Sanierung", in: Moderne Unfallverhütung, Heft 35, Seite 37-43.
6. Consultant J. Bastian: "Die sicherheitstechnische Bedeutung der Stoffeigenschaften von elektrischen Isolierflüssigkeiten", in: Moderne Unfallverhütung, Heft 35, Seite 52-56.
7. P.-J. Jansing/R. Korff: "Dioxinbelastung und Gesundheitsstörungen - eine Untersuchung 2,3,7,8-TCDD-exponierter Arbeitnehmer", in: Zbl. Arbeitsmed 42 (1992), Seiten 494-497.

Anwendungsbereich Kondensatoren

1. R. Kron: "Tränkmittel für moderne Kondensatorendielektrika"; in: Elektrotechnische Zeitschrift, 10/1983, S. 480-483.
2. G. Madama: "Kleiner ohne PCB. Die Kondensatorenentwicklung nach dem Verzicht auf PCB", in: Elektrotech. 63 (1981) H. 5, S. 38-41

Anwendungsbereich Transformatoren

1. R. Pfeiffer, K. Soldner: "Askarelgefüllte Transformatoren - Betriebsrisiko oder Zwang zur Substitution", in: Elektrizitätswirtschaft, Heft 7/März 1984.
2. K. Soldner: "Elektroisolierflüssigkeiten für Transformatoren - Tendenzen in der Entwicklung, Prüfung und Anwendung", in: Elektrizitätswirtschaft, Heft 8, Jg. 83 (1984).
3. J. Kotschnigg: "Besondere Probleme der Askarel-Transformatoren", in: Der Maschinenschaden 58 (1985), Heft 2.
4. Peter Preiss: "Siliconöle in Transformatoren", in: Elektrotechnische Zeitschrift "etz" Heft 7/1981, VDE-Verlag GmbH, Berlin und Offenbach
5. Peter Preiss/Walter Holoubek: "Dielektrische Kühlflüssigkeit für Transformatoren", in: "Der Nahverkehr", Nr. 1/89, Seiten 44-50, Alba Fachverlag, Römerstraße 9, 40476 Düsseldorf
6. Jürgen Dirnböck/Peter Preiss/Hans-Wilhelm Schiffer/Richard Schmitz: "Der Silikontransformator im Brandgeschehen", in: "Elektrotechnische Zeitschrift", Heft 16/1984, VDE-Verlag GmbH, Berlin und Offenbach
7. VVEW-Fachthemen, Schriftenreihe Band 3: "Umweitschonende Ölbewirtschaftung in der Stromerzeugung und Verteilung", in: Strom und Fernwärme aktuell - 1991 -

Anwendungsbereich Hydraulikflüssigkeiten im Untertagebau

1. A. Poppe et al: "Umweltgefährdung durch chlorierte Diphenylmethane (Ugilec 141)", in: Vom Wasser, 70.33-42 (1988).
2. Dr. W. Enge/H. Kihl: "Schwerentflammbare und gesundheitsunschädliche Hydraulikflüssigkeiten des Typs HFD für den Bergbau", in: Glückauf 123 (1987) Nr. 22, S.1423-1426.
3. Landesoberbergamt Nordrhein-Westfalen, (Hrsg.): "Sammelliste der vom Landesoberbergamt Nordrhein-Westfalen zugelassenen schwerentflammbaren Hydraulikflüssigkeiten", Bellmann-Verlag, Dortmund 1986.

10 Toxikologische und ökotoxikologische Begründungen

Die toxikologischen Begründungen wurden vom BK "Toxikologie" des AGS und Vertretern des Umweltbundesamtes erarbeitet. Diese Begründungen erläutern insbesondere die Bewertung der Tabellen in Nummer 6.4 (siehe Nummer 9 "Literaturhinweise": Allgemein Nr. 1).

ENDE