Minerale olie en esters kunnen allebei een transformator elektrisch isoleren en warmte afvoeren. Toch verschillen ze duidelijk in hun chemische opbouw en gedrag. Dat heeft gevolgen voor de brandveiligheid, vochtopname, koeling en veroudering van de installatie. Shell MIDEL-estertransformatorvloeistoffen bieden daardoor interessante voordelen tegenover conventionele minerale transformatorolie. Om de juiste keuze te maken, moet u begrijpen waar die verschillen vandaan komen.
Een andere chemische structuur
Minerale transformatorolie bestaat hoofdzakelijk uit koolwaterstoffen: moleculen opgebouwd uit koolstof en waterstof. Ze wordt verkregen door aardolie te raffineren. De samenstelling en eventuele additieven bepalen mee de uiteindelijke eigenschappen.
Esters bevatten daarnaast zuurstof in specifieke chemische verbindingen, de estergroepen. Daardoor hebben ze een ander karakter dan minerale olie. Ze zijn sterker polair: hun moleculen hebben een ongelijkere verdeling van elektrische lading. Dat verklaart onder meer waarom esters meer water kunnen oplossen.
Er bestaan twee belangrijke groepen. Natuurlijke esters worden gemaakt op basis van plantaardige oliën, zoals koolzaad en soja. Synthetische esters worden opgebouwd door geselecteerde alcoholen en zuren met elkaar te laten reageren. Zo kunnen eigenschappen gericht worden afgestemd op de toepassing. Synthetisch betekent dus niet automatisch dat een vloeistof slecht biologisch afbreekbaar is.
Het Shell MIDEL-assortiment omvat beide types: de natuurlijke esters MIDEL eN 1204 op basis van koolzaad en MIDEL eN 1215 op basis van soja, en de synthetische ester MIDEL 7131 (en MIDEL Regen, de geregenereerde ester op basis van gerecycleerde MIDEL 7131).
Vocht: weinig oplossen of meer opnemen?
Minerale olie kan relatief weinig water oplossen. Naarmate de vochtverzadiging stijgt, neemt het risico toe dat water de elektrische isolatie nadelig beïnvloedt. Een aanzienlijk deel van het vocht in een transformator bevindt zich bovendien in de papieren isolatie.
Esters kunnen veel meer water in opgeloste vorm opnemen. Daardoor kan vocht vanuit het papier naar de vloeistof migreren. Het papier kan zo droger blijven, wat de veroudering van de cellulose helpt vertragen. Langlopend onderzoek gepubliceerd door CIGRE wijst erop dat natuurlijke esters onder de onderzochte omstandigheden cellulose beter kunnen beschermen tegen hydrolytische afbraak dan minerale transformatorolie.
Belangrijk: meer water in de vloeistof betekent niet automatisch een slechtere toestand. Hetzelfde vochtgehalte in ppm kan bij minerale olie en een ester een heel andere relatieve verzadiging betekenen. Vochtmetingen moeten daarom worden beoordeeld volgens het vloeistoftype en de temperatuur. Ook bij MIDEL blijven vochtcontrole en onderhoud noodzakelijk.
Brandveiligheid: een veel hoger vuurpunt
Conventionele minerale transformatorolie heeft doorgaans een aanzienlijk lager vuurpunt dan MIDEL-esters. Het vuurpunt is de temperatuur waarbij een vloeistof onder vastgelegde testomstandigheden blijft branden. Het verschilt van het vlampunt, waarbij de damp kortstondig kan ontbranden.
Shell MIDEL-vloeistoffen behoren tot de moeilijk ontvlambare K-klasse, met een vuurpunt boven 300° Celsius. De natuurlijke esters MIDEL eN 1204 en eN 1215 hebben een vuurpunt van minstens 350° Celsius. Dat geeft extra veiligheidsmarge bij een ernstig defect waarbij hete vloeistof vrijkomt.
Voor transformatoren in gebouwen, datacenters, tunnels en industriële sites is dat een belangrijk voordeel. Afhankelijk van het ontwerp en de voorschriften kan het ook kleinere veiligheidsafstanden of minder uitgebreide brandbeveiliging mogelijk maken. MIDEL blijft wel een brandbare vloeistof; het hoge vuurpunt maakt ze echter veel moeilijker ontvlambaar.
Koeling: esters zijn doorgaans dikker
Minerale transformatorolie heeft meestal een lagere viscositeit dan estertransformatorvloeistoffen. Ze stroomt daardoor gemakkelijker, vooral wanneer de temperatuur daalt. Esters zijn doorgaans viskeuzer, wat invloed heeft op de circulatie door koelkanalen en radiatoren.
Daarom mag een overstap naar ester niet uitsluitend worden beoordeeld op brandveiligheid of biologische afbreekbaarheid. De warmteafvoer, belasting en omgevingstemperatuur moeten eveneens worden gecontroleerd. Een transformator die geschikt is ontworpen voor esters kan uitstekend functioneren, maar een bestaande installatie vraagt een afzonderlijke beoordeling.
Natuurlijke en synthetische esters
Ook binnen de esters bestaan er verschillen. Natuurlijke esters zijn gevoeliger voor langdurig contact met zuurstof. Oxidatie kan onder meer leiden tot een stijgende viscositeit. Ze worden daarom bij voorkeur toegepast in gesloten systemen.
Shell MIDEL 7131 heeft als synthetische ester een goede oxidatiestabiliteit en is geschikt voor zowel gesloten als ademende transformatoren. De natuurlijke esters MIDEL eN 1204 en MIDEL eN 1215 zijn vooral gericht op niet-ademende systemen. De constructie van de transformator bepaalt dus mee welke ester past.
Wat betekent OECD 301?
Een belangrijk voordeel van Shell MIDEL-esters tegenover conventionele minerale transformatorolie is hun biologische afbreekbaarheid. Maar hoe wordt die eigenschap aangetoond? Daarvoor bestaan de internationaal erkende OECD 301-testmethodes.
De OECD 301-richtlijn voor biologische afbreekbaarheid beschrijft zes laboratoriumtests. Die onderzoeken of micro-organismen een stof gemakkelijk kunnen afbreken in een waterig milieu met zuurstof. De tests duren doorgaans 28 dagen. Afhankelijk van de methode wordt onder meer het zuurstofverbruik, de productie van koolstofdioxide of de afname van opgeloste organische koolstof gemeten. Zo wordt biologische afbraak onderscheiden van het eenvoudig verdwijnen of verspreiden van een stof.
Wanneer is een vloeistof biologisch afbreekbaar?
De grens hangt af van de gebruikte test. Bij methodes die zuurstofverbruik of koolstofdioxideproductie meten, moet minstens 60% van de theoretische waarde worden bereikt. Bij methodes die opgeloste organische koolstof meten, geldt een grens van 70% verwijdering. De richtlijn stelt daarnaast voorwaarden aan de snelheid: doorgaans moet de grens worden bereikt binnen een periode van tien dagen nadat de afbraak 10% heeft bereikt, en binnen de totale testduur van 28 dagen. De precieze beoordeling hangt af van de testmethode en de onderzochte stof of samenstelling.
“Gemakkelijk biologisch afbreekbaar” betekent dus niet dat alle vloeistof binnen 28 dagen volledig verdwenen is. Het betekent dat de stof aan vastgelegde criteria voldoet onder gecontroleerde testomstandigheden.
Wat betekent dit voor Shell MIDEL?
De biologische afbreekbaarheid van MIDEL wordt onderbouwd met relevante OECD 301-testmethodes. Voor MIDEL eN 1204 geldt dat de transformatorvloeistof voldoet aan de criteria van OECD 301B, waarbij de productie van koolstofdioxide wordt gevolgd. Ook synthetische MIDEL-esters hebben aantoonbare biologische afbreekbaarheid: die eigenschap is dus niet enkel voorbehouden aan vloeistoffen van plantaardige oorsprong.
Voor transformatoren nabij water of natuur is dat een relevant selectiecriterium. Toch voorspelt een laboratoriumtest niet hoe snel een lekkage op een concrete locatie wordt afgebroken. Temperatuur, zuurstof en aanwezige micro-organismen beïnvloeden het proces. Lekpreventie, vloeistofopvang en een correcte aanpak bij morsen blijven daarom noodzakelijk.
OECD 301 is bovendien een testrichtlijn, geen algemeen milieukeurmerk. Ze beoordeelt biologische afbreekbaarheid, maar bewijst op zichzelf geen lage toxiciteit, hernieuwbare oorsprong of beperkte CO₂-voetafdruk. Die eigenschappen moeten afzonderlijk worden onderbouwd.
Wilt u meer weten over het belang van concrete milieuclaims en de nieuwe Europese richtlijn hierover? Lees dan ons artikel Hoe ‘duurzaam’ zijn smeermiddelen?.
