Mit BITZER auf der Suche nach dem optimalen Kältemittel

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Beim Kältemittel haben Anwender die Qual der Wahl. Mit seinem großen Sortiment bietet BITZER eine Vielzahl von Produkten für umweltfreundliche Lösungen. Außerdem berät der Kälte- und Klimatechnikspezialist Kunden, Anlagenbetreiber und -planer

Kältemittel transportieren Wärmeenergie und sind damit das zentrale Betriebsmittel aller Kälte-, Klima- und Wärmepumpensysteme. Doch im Hinblick auf ihre thermodynamischen Eigenschaften (unter anderem Energieeffizienz) und Stoffeigenschaften unterscheiden sie sich zum Teil erheblich. Kein Kältemittel eignet sich für alle Anwendungen. Hinzu kommt: Einige Kältemittel sind toxisch und/oder brennbar, andere haben ein hohes Treibhauspotenzial (GWP) und die in Industrieländern verbotenen FCKW sowie HFCKW schädigen zudem die Ozonschicht. Die Wahl des richtigen Kältemittels entscheidet deshalb darüber, ob sich Anlagen wirtschaftlich, umweltfreundlich und effizient betreiben lassen.

CO2-Emissionen verringern

Die meisten Kälteanlagen emittieren CO2 in die Umwelt. Diese Emission erfolgt entweder direkt bei einer Leckage (entsprechend dem CO2-Äquivalent des Kältemittels) oder indirekt durch den Energieverbrauch der Anlagen. Das Verhältnis zwischen direkten und indirekten Emissionen ist je nach Art der Energieerzeugung, Systemausführung, Betriebsweise, Kältemittel, Leckage- und Recyclingrate sehr unterschiedlich. Bei den weltweit noch vorwiegend genutzten Technologien zur Energieerzeugung ist die indirekte CO2-Emission über den Lebenszyklus der Anlage hinweg bei weitem dominierend.

Beim Einsatz von Kältemitteln mit einem sehr geringen Treibhauspotenzial (GWP) sind nahezu ausschließlich die indirekten Emissionen von Einfluss. Entscheidende Fortschritte im Umweltschutz lassen sich deshalb durch Kältemittel mit niedrigerem Treibhauspotenzial (GWP) und insbesondere durch Verbesserungen in der Energieeffizienz der Anlage erzielen. Dazu gehören ebenso Maßnahmen zur Nutzung der Abwärme von Kälteanlagen für Flächenheizung und Brauchwassererwärmung. Für den Anlagenbetreiber bedeutet das eine zukunftssichere und nachhaltige Technologie sowie reduzierte Betriebskosten und einen deutlich verringerten ökologischen Fußabdruck.

Nicht ambitioniert genug: die erste F-Gase-Verordnung

Die in der Europäischen Union (EU) von 2007 bis 2014 geltende F-Gase-Verordnung 842/2006 sollte die Emission der Kältemittel vermindern, indem sie eine verbesserte Anlagendichtheit u. a. durch regelmäßige Dichtheitskontrollen und eine optimierte Rückgewinnung vorsah. Doch die realen Auswirkungen dieser Maßnahmen waren unzureichend, so dass die ambitionierten Klimaziele der EU nicht erreicht werden können. Deshalb hat sich die EU entschlossen, eine strengere F-Gase-Verordnung mit Verwendungsbeschränkungen und Verboten bei Kältemitteln zu erlassen und dabei auch die Anforderungen zur Dichtheitskontrolle zu verschärfen.

Kältemittelverbrauch wirksam senken: die neue EU-F-Gase-Verordnung

Das wesentliche Element der F-Gase-Verordnung 517/2014 ist die gestufte Reduzierung („Phase-Down“) der zur Verfügung stehenden Gesamtmenge an F-Gasen (teilfluorierte Kohlenwasserstoffe). Dabei wird die Menge in Tonnen
CO2-Äquivalent definiert – als Produkt von Kältemittelmenge und jeweiligem GWP. Diese Menge wird bis 2030 in mehreren Stufen auf nur noch 21% abgesenkt (Basis 100% im Jahr 2015) und durch ein Quotensystem bei Herstellern und Lieferanten der Kältemittel gesteuert und überwacht. Erschwerend kommt hinzu, dass seit 2017 mit F-Gasen vorgefüllte Systeme (z. B. Klimageräte, Wärmepumpen, Kühlsätze), die aus Ländern außerhalb der EU importiert werden, ebenfalls dem Quotensystem unterliegen. Um diesen Anteil (ca. 12%) reduziert sich seither die frei verfügbare Gesamtmenge an F-Gasen, wodurch die Reduzierungsstufen real noch deutlich größer sind als die Vorgaben auf Basis des Referenzwerts für 2015.

Beispiele
  • 2018: Mengenreduzierung (CO2-Äquivalent) 37%, real ca. 45%
  • 2021: Mengenreduzierung (CO2-Äquivalent) 55%, real ca. 60%
Teure Kältemittel

Die F-Gase-Verordnung hat bereits spürbare ökonomische Konsequenzen zur Folge. Da die wesentlichen Hersteller auf Grund des Quotensystems und der künftigen Verwendungsbeschränkungen die Produktion und den Vertrieb von Kältemitteln mit höherem GWP deutlich eingrenzen oder die Produktion einstellen werden, haben sich diese drastisch verteuert. Bei den in gewerblichen Systemen am häufigsten eingesetzten HFKW-Kältemitteln haben sich die Preise teilweise auf das Zehnfache* erhöht. Der Einsatz dieser Kältemittel ist damit für viele Betreiber unwirtschaftlich, häufig ist sogar die Verfügbarkeit nicht mehr gewährleistet.

* Quelle: Monitoring of refrigerant prices against the background of Regulation (EU) No 517/2014: Ökorecherche, CITEPA 01/2019

BITZER entwickelt seine Verdichter stetig weiter und hat schon lange vor Inkrafttreten der F-Gase-Verordnung Produkte auf den Markt gebracht, die ebenso mit neu entwickelten Niedrig-GWP-Kältemitteln, z. B. HFOs oder HFO/HFKW-Gemischen, betrieben werden können. Das ist u. a. ein wesentlicher Vorteil bei der Umstellung von Bestandsanlagen, bei der die Verdichter dann mit geringem Aufwand an die besonderen Bedingungen angepasst werden können. Bei neuen Systemen, aber auch im Rahmen einer Kältemittelumstellung können die Verdichter ebenfalls mit den innovativen IQ Modulen zur Bedienung von integrierten Funktionen aus- oder nachgerüstet werden. So ist zum einen eine höhere Verfügbarkeit durch intelligente Überwachung und Steuerung gewährleistet, zum anderen lässt sich die Systemleistung exakt an den Bedarf anpassen. Das macht den Betrieb besonders effizient und ermöglicht ebenfalls bei Bestandsanlagen reduzierte Betriebskosten durch geringeren Energiebedarf.

Natürliche Alternativen

Natürlich vorkommende Kältemittel wie CO2 (R744), Ammoniak (R717), Propan (R290) und Propen (R1270) sind von der F-Gase-Verordnung sowie weiteren nationalen und internationalen Vorgaben zu Mengenreduzierung und Verwendungsbeschränkungen von Kältemitteln nicht betroffen. Mit einem GWP zwischen 0 und 3 erfüllen sie alle künftigen Anforderungen. Allerdings verlangt ihr Einsatz bekanntlich besondere Sicherheitsmaßnahmen, weil sie brennbar (Propan, Propen) oder toxisch (Ammoniak) sind. CO2 ist zwar nicht toxisch und nicht entflammbar, doch arbeiten die Anlagen bei sehr hohen Drücken, was wiederum besondere Sicherheitsanforderungen, spezielle Systemtechnologien und entsprechend geschulte Mitarbeiter bedingt. BITZER Kunden profitieren hier von der großen Erfahrung und den Trainings im Umgang mit natürlichen Kältemitteln, die der Kälte- und Klimatechnikspezialist weltweit anbietet.

Umweltschutz: eine internationale Aufgabe

Umweltvorschriften für die Kälte-, Klima- und Wärmepumpentechnik gelten jedoch nicht nur in der EU. Ähnliche Vorgaben sind auch in Australien, Kanada und den USA in Vorbereitung oder schon umgesetzt. Auf internationaler Ebene wurde im Rahmen des Montreal Protocol 2016 das „Kigali Amendment“ verabschiedet, in dem von 2019 an eine gestufte Mengenreduzierung („HFC Phase-Down“) vereinbart ist.